專利名稱：鋁硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液及配制方法
技術領域：
本發明涉及的是一種鋁硅合金鍍前預處理的酸性浸鋅溶液，本發明也涉及一種鋁硅合金鍍前預處理的酸性浸鋅溶液的配置方法。屬于無機金屬材料領域。
背景技術：
鑄造鋁合金，即鑄件與壓鑄件用的鋁合金，幾乎90%多是以Al-Si為基的二元 Al-Si合金以及其中含少量Cu、Mg、Ni等其它元素的多元Al-Si系合金。鋁硅合金壓鑄件， 由于其鑄造工藝及組織結構的特異性，使其鍍前預處理極為困難，鍍后易出現結合力不良 的現象。鋁硅合金鍍前特殊預處理方法很多，如浸鋅法、電鍍薄鋅層法、陽極氧化法、直接電 鍍法、化學鍍鎳、鋁合金一步鍍銅法等，其中的浸鋅方法占有較為重要的地位，是公認最簡 便，實用的方法，也是工業上使用最多的方法，因此最具有商業利用價值。鋁上電鍍的酸性 浸鋅工藝是Heiman于1949年首先提出的，其酸性浸鋅溶液主要由720g/LZnS04 · 7H20和 17. 5ml/L 48%的HF組成，溫度為室溫，時間為lmin。酸性浸鋅目前應用范圍比堿性浸鋅 小，并且效果及實用性都較堿性浸鋅差。但是由于堿性的浸鋅溶液使鋁硅合金基體遭受到 了嚴重的腐蝕，無法滿足對零件尺寸的精密要求，因此堿性浸鋅工藝已經越來越不適用于 鋁硅合金。隨著3C電子產品的迅猛發展，對酸性浸鋅的需求也越來越高漲，酸性浸鋅溶液 的研究具有重要意義。

發明內容
本發明的目的在于提供一種操作簡便、條件溫和，節能、毒害性小且成本低廉的鋁 硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液。本發明的目的還在于提供一種鋁硅合金鍍前預處 理酸性浸鋅溶液的配制方法。本發明的目的是這樣實現的本發明的鋁硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液的組成為氯化鋅90_110g/ L、檸檬酸鈉10_30g/L、氟化氫銨15-30g/L、硼酸20-30g/L、硫脲15_20g/L、十二烷基磺酸鈉 1. 5-2g/L、30%過氧化氫0. 2-0. 5mL/L、活性炭l_3g/L和蒸餾水。本發明的鋁硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液的配制方法為1)氯化鋅90_110g/L用蒸餾水充分溶解，形成氯化鋅溶液；2)檸檬酸鈉10_30g/L用蒸餾水充分溶解，形成澄清的檸檬酸鈉溶液；3)氟化氫銨15_30g/L用蒸餾水充分溶解，形成澄清的氟化氫銨溶液；4)將步驟2)得到的檸檬酸鈉溶液和步驟3)得到的氟化氫銨溶液依次倒入步驟 1)得到的氯化鋅溶液中，邊加邊攪拌，使作為配位劑的檸檬酸鈉和氟化氫銨與鋅離子充分 反應，形成澄清的鋅配離子溶液；5)硼酸20_30g/L在另一容器內用近沸騰的水溶解得到硼酸溶液；6)將步驟5)得到的硼酸溶液倒入步驟4)得到的鋅配離子溶液中，充分攪拌，得到 含硼酸的鋅配離子溶液；
7)將15_20g/L硫脲用冷水充分溶解得到硫脲溶液；8)將1. 5-2g/L十二烷基磺酸鈉用水溶解，煮沸15-30min，得到十二烷基磺酸鈉溶液；9)將步驟7)得到的硫脲溶液、步驟8)得到的十二烷基磺酸鈉溶液依次倒入6)得 到的含硼酸的鋅配離子溶液中，充分攪拌；10)加蒸餾水稀釋到規定的體積，加入0. 2-0. 5mL/L 30%過氧化氫和l_3g/L活性 炭在65°C攪拌2h靜置過濾，用稀硫酸調節pH至5. 6。酸性浸鋅溶液的配置是在室溫條件下，即20°C左右，但使用時要將酸性浸鋅溶液 緩慢升溫至30°C后再對處理后的鋁硅合金試樣進行浸鋅處理，浸鋅時間5min。本發明采用氯化鋅作主鹽，檸檬酸鈉、氟化氫銨作雙配位劑，硼酸作緩沖劑和pH 調節劑，硫脲作氫氣抑制劑，十二烷基磺酸鈉作潤濕劑配置成酸性浸鋅溶液。本發明比其 它方法工藝簡單，易于控制，成本低廉，對鋁硅合金基體腐蝕的程度小，鋅晶粒的形態、均勻 度、致密度、覆蓋度都比較好。與傳統強堿性浸鋅溶液相比，滿足對零件尺寸精密程度的要 求，配位劑不含氰化物，有利于環境保護，有利于操作人員的身體健康，能夠實現綠色生產。本發明采用檸檬酸鈉和氟化氫銨作為雙配位劑，氯化鋅作為主鹽，硼酸作為酸性 溶液PH調節劑及pH緩沖劑，硫脲作為酸鋅浸鋅過程中的氫氣抑制劑，硫脲還可以起到使浸 鋅層平整光亮的作用，十二烷基磺酸鈉作為表面活性劑加入，主要起潤濕劑的作用，同時抑 制氫氣的析出。酸性浸鋅的置換反應發生較堿性進行得要緩慢一些，鋅的還原速度減慢。通 過該體系得到的酸性浸鋅層薄并且平整光滑，鋅顆粒呈現球狀，大小均勻、細小致密、對基 體的覆蓋程度很高。經過酸性進行后無論進行電鍍還是化學鍍，得到的鍍層性能優異。鋅 層主要成分除了鋅，還有一定量的氟、氧。


圖1為鋁硅合金利用本發明的酸性浸鋅溶液浸鋅后所得酸性浸鋅層的放大250倍 的SEM圖。圖2為鋁硅合金利用本發明的酸性浸鋅溶液浸鋅后所得酸性浸鋅層的放大3000 倍的SEM圖。圖3b為鋁硅合金利用本發明的酸性浸鋅溶液浸鋅后所得酸性浸鋅層，位于圖3a 中的“ + ”點處的點分析的EDS圖譜；圖4b為鋁硅合金利用本發明的酸性浸鋅溶液浸鋅后所得酸性浸鋅層，位于圖4a 中矩形框處的面分析的EDS圖譜。
具體實施例方式下面舉例對本發明做更詳細地描述本發明的鋁硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液的配置方法為(所用試劑及 蒸餾水均為分析純)以下面的酸性浸鋅溶液為例，由氯化鋅100g/L、檸檬酸鈉20g/L、氟化氫銨20g/L、 硼酸25g/L、硫脲20g/L、十二烷基磺酸鈉2g/L、30%過氧化氫0. 5mL/L、活性炭2g/L和蒸餾 水配制而成酸性浸鋅溶液，將鋁硅合金試樣在此溶液中進行浸鋅處理。
1)取氯化鋅100g/L用蒸餾水充分溶解；2)檸檬酸鈉20g/L用蒸餾水充分溶解，形成澄清溶液；3)氟化氫銨20g/L用蒸餾水充分溶解，形成澄清溶液；4)將2)和3)依次倒入1)中，一邊倒，一邊利用磁力攪拌機充分攪拌，使配位劑與 鋅離子充分反應，形成澄清的鋅配離子溶液；5)硼酸25g/L在另一容器內用近沸騰的水溶解；6)將5)倒入4)中，充分攪拌；7)將20g/L硫脲用少量冷水充分溶解；在酸性介質中，硫脲分子易與氫形成硫氫 鍵，降低了硫原子的最高占據分子軌道能量，抑制氫氣的析出；8)將2g/L十二烷基磺酸鈉用少量水溶解，煮沸15-30min ；9)將7)、8)依次倒入6)中，充分攪拌；10)加蒸餾水稀釋到規定的體積，加入0. 5mL/L 30%過氧化氫和l_3g/L活性炭在 65°C攪拌2h靜置過濾，用稀硫酸調節pH至5. 6。采用本發明的鋁硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液的浸鋅的工藝規范如 下酸性浸鋅溶液的配置是在室溫條件下，即20°C左右，但使用時要將酸性浸鋅溶液 緩慢升溫至30°C后再對處理后的鋁硅合金試樣進行浸鋅處理，浸鋅時間5min。A)試樣打磨，然后采用以磷酸鈉、碳酸鈉，十二烷基磺酸鈉為主要成分的除油除 油，溫度 60-70°C，時間 10-30s ；B)將經過A)堿蝕后的試樣用熱水清洗，再用流動水清洗；C)浸鋅前常用的硝酸及氫氟酸出光處理，污染環境，容易造成鋁硅合金基體的過 腐蝕，本方法采用以磷酸，硫酸，鹽酸、檸檬酸、氟化銨為主要成分的酸性浸蝕溶液。將經過 B)處理后的試樣進行酸蝕，常溫，pH = 5. 5，時間10-30s ；D)將經過C)酸蝕后的試樣用流動水清洗；E)將經過D)后的試樣放入酸性浸鋅溶液中進行浸鋅處理。圖1為鋁硅合金利用本發明的酸性浸鋅溶液浸鋅后所得酸性浸鋅層的放大250倍 的SEM圖。從圖1中可見在250倍低倍放大時，浸鋅層基本上全部覆蓋住了鋁硅合金基體。 鋅層致密。圖2為鋁硅合金利用本發明的酸性浸鋅溶液浸鋅后所得酸性浸鋅層的放大3000 倍的SEM圖。從圖2中可見3000倍放大時，鋅顆粒呈球狀，細小、致密，顆粒均勻，對鋁硅合 金基體表面的覆蓋程度較大。圖3為鋁硅合金利用本發明的酸性浸鋅溶液浸鋅后所得酸性浸鋅層的點分析的 EDS圖譜。從圖3中的點分析結果可知，浸鋅層中含Zn、F、0。Si、Al為基體成分，因為浸鋅 層很薄，能譜分析是會穿透基體。圖4為鋁硅合金利用本發明的酸性浸鋅溶液浸鋅后所得酸性浸鋅層的面分析的 EDS圖譜。從圖4中的面分析結果可知，浸鋅層中含Zn、F、0。Si、Al為基體成分，因為浸鋅 層很薄，能譜分析是會穿透基體。
權利要求
一種鋁硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液，其特征是其組成為氯化鋅90-110g/L、檸檬酸鈉10-30g/L、氟化氫銨15-30g/L、硼酸20-30g/L、硫脲15-20g/L、十二烷基磺酸鈉1.5-2g/L、30％過氧化氫0.2-0.5mL/L、活性炭1-3g/L和蒸餾水。
2.一種鋁硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液的配制方法，其特征是(1)氯化鋅90-110g/L用蒸餾水充分溶解，形成氯化鋅溶液；2)檸檬酸鈉10-30g/L用蒸餾水充分溶解，形成澄清的檸檬酸鈉溶液；3)氟化氫銨15-30g/L用蒸餾水充分溶解，形成澄清的氟化氫銨溶液；4)將步驟2)得到的檸檬酸鈉溶液和步驟3)得到的氟化氫銨溶液依次倒入步驟1)得 到的氯化鋅溶液中，邊加邊攪拌，使作為配位劑的檸檬酸鈉和氟化氫銨與鋅離子充分反應， 形成澄清的鋅配離子溶液；5)硼酸20-30g/L在另一容器內用近沸騰的水溶解得到硼酸溶液；6)將步驟5)得到的硼酸溶液倒入步驟4)得到的鋅配離子溶液中，充分攪拌，得到含硼 酸的鋅配離子溶液；7)將15-20g/L硫脲用冷水充分溶解得到硫脲溶液；8)將1.5-2g/L十二烷基磺酸鈉用水溶解，煮沸15-30min，得到十二烷基磺酸鈉溶液；9)將步驟7)得到的硫脲溶液、步驟8)得到的十二烷基磺酸鈉溶液依次倒入6)得到的 含硼酸的鋅配離子溶液中，充分攪拌；10)加蒸餾水稀釋到規定的體積，加入0.2-0. 5mL/L 30%過氧化氫和l_3g/L活性炭在 65°C攪拌2h靜置過濾，用稀硫酸調節pH至5. 6。
全文摘要
本發明提供的是一種鋁硅合金鍍前處理雙配位劑酸性浸鋅溶液及配制方法。由氯化鋅90-110g/L、檸檬酸鈉10-30g/L、氟化氫銨15-30g/L、硼酸20-30g/L、硫脲15-20g/L、十二烷基磺酸鈉1.5-2g/L、30％過氧化氫0.2-0.5mL/L、活性炭1-3g/L和蒸餾水配制而成。本發明采用氯化鋅作主鹽，檸檬酸鈉、氟化氫銨作雙配位劑，硼酸作緩沖劑和pH調節劑，硫脲作氫氣抑制劑，十二烷基磺酸鈉作潤濕劑配置成酸性浸鋅溶液。本發明比其它方法工藝簡單，易于控制，成本低廉，對鋁硅合金基體腐蝕的程度小，鋅晶粒的形態、均勻度、致密度、覆蓋度都比較好。配位劑不含氰化物，有利于環境保護，有利于操作人員的身體健康，能夠實現綠色生產。
文檔編號C25D5/44GK101798694SQ20101014908
公開日2010年8月11日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者朱俊生, 趙發強, 黃曉梅 申請人:哈爾濱工程大學