吳雙成

（甘肅皋蘭勝利機(jī)械廠,甘肅皋蘭 730200）

氨基乙酸在電鍍工業(yè)中的應(yīng)用

吳雙成

（甘肅皋蘭勝利機(jī)械廠,甘肅皋蘭 730200）

1 氨基乙酸的應(yīng)用

1.1 在鈦合金電鍍前處理中的應(yīng)用

鈦合金表面極易氧化,產(chǎn)生的氧化膜嚴(yán)重阻礙了正常電鍍。鍍前處理的目的就是使鈦合金表面獲得能夠直接進(jìn)行電鍍的表面狀態(tài),化學(xué)鍍鎳就是達(dá)到此目的的方法之一。化學(xué)鍍鎳較電鍍易于沉積均勻,作為中間層有利于保證電鍍質(zhì)量。

化學(xué)鍍鎳前的活化液配方[1]:乙二醇700 mL/L,氟化氫銨 35 g/L,氯化鎳 20 g/L,硼酸50 g/L,乳酸 20 mL/L,醋酸（體積分?jǐn)?shù)為 99%）180 mL/L,p H值＜6,θ＞50℃,30 min。

1.2 在緩蝕劑方面的應(yīng)用

黎新等[2]用量子化學(xué)的方法研究了氨基乙酸對鋁的緩蝕機(jī)理:質(zhì)子化的氨基乙酸是通過化學(xué)吸附且以基本直立的方式吸附于鋁界面上,把 H+與鋁界面隔開,從而起到緩釋作用。在30℃濃度為0.05 mol/L的鹽酸溶液中,加入0.05 moI/L的氨基乙酸后,對鋁的緩蝕效率為44.96%。張健等[3]用魚內(nèi)臟水解液作為緩蝕劑,研究了氨基乙酸的緩蝕作用。魚內(nèi)臟成分復(fù)雜,水解產(chǎn)物中含有多種氨基酸,具有協(xié)同緩蝕作用,在硫酸介質(zhì)中對碳鋼的緩蝕效率達(dá)90%。極化曲線研究表明,所得緩蝕劑屬混合型。

1.3 在鎂合金陽極氧化中的應(yīng)用

鎂-鋰合金被稱為超輕鎂合金,是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,隨著鋰元素的加入,其耐蝕性嚴(yán)重下降。常立民等[4]通過陽極氧化法改善了膜層的耐蝕性。其工藝規(guī)范為:KOH 75 g/L,Na2SiO375 g/L,Na2B4O730 g/L,N H2CH2COOH 6 g/L,1 A/dm2。形成的氧化膜的耐蝕性能隨著氨基乙酸的質(zhì)量濃度的增加而提高;當(dāng)氨基乙酸的質(zhì)量濃度為6 g/L時,氧化膜的耐蝕性最佳;當(dāng)氨基乙酸的質(zhì)量濃度過高時,其耐蝕性能下降。

1.4 在氯化鉀鍍鋅中的應(yīng)用

作為輔助類中間體的物質(zhì),如氨基乙酸、谷氨酸、苯甲酸鈉、煙酸等,當(dāng)其質(zhì)量濃度在0.001～10 g/L時,能擴(kuò)大電流密度范圍,提高鍍層性能,增加鍍液的分散能力和深鍍能力,增加陰極極化,還能減少主光亮劑的消耗量。

1.5 在硫酸鹽鍍鋅-磷合金中的應(yīng)用

黃清安等[5]研究了氨基乙酸在光亮鋅-磷合金鍍液中的作用。氨基乙酸具有使鍍層增白的作用;缺點(diǎn)是減小陰極極化,不利于鍍液分散能力的提高。其工藝規(guī)范為:ZnSO4·7H2O 120～160 g/L,ZnCl28～12 g/L,酒石酸 40～75 g/L,Na3PO44～8 g/L,H3PO48～10 g/L,H3PO38～10 g/L,Na2SO440～50 g/L,硼酸 20～25 g/L,氨基乙酸 4～5 g/L,糊精2～4 g/L,水楊醛 0.2～0.5 g/L,p H 值 2,7～20 A/dm2,25～35 ℃。

1.6 在電鍍鉻中的應(yīng)用

有學(xué)者提出,在由200 g/L的CrO3和2 g/L的H2SO4組成的鍍鉻溶液中,加入2.5 g/L的氨基乙酸或氨基丙酸可以提高陰極電流效率,在40℃下電鍍2 h,陰極電流效率可達(dá)21.45%。

三價鉻還原為金屬鉻的標(biāo)準(zhǔn)電極電位很負(fù),在陰極有大量氫氣析出,使陰極表面附近的p H值迅速提高。當(dāng)p H值＞4后,水合三價鉻會發(fā)生羥橋化,聚合為長鏈的聚合物膠體沉淀物,阻礙三價鉻的還原,電流效率降至最低值。氨基乙酸可防止Cr（OH）3沉淀的生成,穩(wěn)定鍍液的p H值。氨基乙酸的另一作用是掩蔽有害金屬離子的干擾。許多羧酸、氨基酸、羥基酸都是雜質(zhì)離子的優(yōu)良配位體,尤其是EDTA,使雜質(zhì)離子的析出電位大幅負(fù)移,從而不再干擾鉻的析出。

1.7 在鍍鎳中的應(yīng)用

左正忠等[6]運(yùn)用陰極極化法和循環(huán)伏安法研究了鍍鎳溶液中氨基乙酸對 Ni2+,Zn2+及 Ni2++Zn2+電化學(xué)行為的影響。結(jié)果表明:氨基乙酸能抑制 H+的放電,在低電流密度區(qū)氨基乙酸有去極化作用,在高電流密度區(qū)有增大陰極極化作用。在被Zn2+污染了的鍍鎳溶液中加入氨基乙酸,可獲得含有少量Zn2+的Ni-Zn合金層,其沉積層的耐蝕性比純鎳沉積層的更好,有效地排除了 Zn2+的不利影響,改善了鍍液和鍍層的性能。

有學(xué)者在研究鎳和銅的共沉積時發(fā)現(xiàn),在有檸檬酸鈉存在時,可使鎳還原的起始電位正移約0.5 V,檸檬酸鹽對Ni2+的還原有去極化作用。

1.8 在槍色電鍍中的應(yīng)用

在焦磷酸鹽鍍錫-鈷合金中,加入乙胺類化合物和氨基羧酸類化合物,有利于在較寬的電流密度范圍內(nèi)獲得平整、光亮的鍍層。

在焦磷酸鹽鍍錫-鎳合金中,氨基乙酸不含硫,不會起發(fā)黑作用,其功能在于使鍍層結(jié)晶細(xì)致和提高深鍍能力[7],其工藝規(guī)范為:SnCl2·2H2O 12～15 g/L,NiCl2·6H2O 30～50 g/L,K4P2O7·3H2O 220～250 g/L,氨水 5～10 mL/L,氨基酸 5～20 g/L,p H值 7.5～9.0,0.5～1.5 A/dm2,45～55℃,1～3 min,陽極材料為鎳板、石墨板。配方中的氨基酸一般選用氨基乙酸、蛋氨酸與胱氨酸等,蛋氨酸效果好一些。要求鍍層微黑（如不銹鋼色,在光線明亮處酷似烏鎳）時,選用氨基乙酸0.1～0.6 g/L;要求鍍層淺黑時,加蛋氨酸 0.8～1.0 g/L;要求次黑時,加蛋氨酸 2～3 g/L和氨基乙酸 5～10 g/L;要求鍍層中黑（標(biāo)準(zhǔn)槍色）時,加蛋氨酸 3～5 g/L和氨基乙酸5～10 g/L;要求很深的黑色時,要加蛋氨酸5～8 g/L和氨基乙酸5～10 g/L。

夏本英彥等[8]指出,在焦磷酸鹽鍍錫液中加入氨基乙酸,幾乎對錫的陰極極化曲線沒有影響;而在焦磷酸鹽鍍鎳液中加入氨基乙酸,則使陰極極化曲線明顯向正的方向移動,從而使錫、鎳兩者的析出電位接近,實(shí)現(xiàn)共沉積。

1.9 在焦磷酸鹽鍍銅中的應(yīng)用

用氨基乙酸、氨基丙酸等掩蔽鍍液中的Ni2+,Sn2+,Zn2+等雜質(zhì)[9],使雜質(zhì)離子與Cu2+共沉積,避免了雜質(zhì)離子的積累問題,氨基乙酸的質(zhì)量濃度約為0.5～1.0 g/L左右。

1.10 在化學(xué)鍍鎳-磷合金和鎳-硼合金中的應(yīng)用

氨基乙酸是化學(xué)鍍鎳常用的配位劑之一,氨基是配位體。羧基和羥基中的氧原子和氨基中的氮原子都有孤對電子,可以占據(jù)Ni2+的空軌道形成螯合物。氨基乙酸起到提高鍍速的作用。

化學(xué)鍍Ni-Fe-B合金配方[10]:NiCl2·6H2O 10 g/L,FeSO4·7H2O 3 g/L,檸檬酸鈉 21 g/L,二甲胺硼烷2 g/L,氨基乙酸4 g/L,p H值9,70℃。

1.11 明膠在鍍銅-錫合金中的應(yīng)用[12]

氰化物電鍍高錫銅-錫合金的工藝規(guī)范:CuCN 14～17 g/L,NaCN 8.5～10 g/L,SnCl21.0～1.6 g/L,Na4P2O770～90 g/L,明膠 0.3～0.5 g/L,p H值11.5～12.5,150～200 A/dm2,40～45 ℃。

焦磷酸鹽電鍍低錫銅-錫合金的工藝規(guī)范:K4P2O7250～300 g/L,Cu2P2O7·3H2O 22～28 g/L,Na2SnO3·3H2O 60～70 g/L,KNO340～45 g/L,酒石酸鉀鈉 20～25 g/L,明膠 0.01～0.02 g/L,2～3 A/dm2,30～50 ℃,單相全波,陰極移動,陽極材料為Sn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%～8%的銅合金。

[1] 樊國福,翟金坤,夏業(yè)瓊.鈦合金上直接化學(xué)鍍鎳[J].材料保護(hù),1992,25（11）:18-20.

[2] 黎新,胡立新,顏肖慈,等.脂肪族氨基酸對鋁緩蝕機(jī)理的研究[J].材料保護(hù),2000,33（5）:3-4.

[3] 張健,楊有清,韋海強(qiáng).魚內(nèi)臟水解液在硫酸酸洗液中作緩蝕劑的研究[J].電鍍與涂飾,1995,14（1）:37-39.

[4] 常立民,王鵬,劉長江.氨基乙酸對鎂-鋰合金陽極氧化膜的影響[J].電鍍與環(huán)保,2010,30（3）:26-29.

[5] 黃清安,成雪梅.光亮鋅磷合金鍍液中添加劑的作用[J].電鍍與涂飾,1993,12（4）:1-5.

[6] 左正忠,李衛(wèi)東.鍍鎳溶液中甘氨酸對Ni2+、Zn2+電化學(xué)行為的影響[J].電鍍與精飾,1997,19（6）:3-7.

[7] 何生龍.彩色電鍍技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[8] 夏本英彥,小見崇.裝飾防護(hù)功能性合金鍍層[M].朱立群,譯.北京:航空工業(yè)出版社,1989:68.

[9] 吳雙成.光亮焦磷酸鹽滾鍍銅[J].材料保護(hù),2000,33（2）:11-12.

[10] 李寧,屠振密.化學(xué)鍍實(shí)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:391.

[11] 曾華梁,吳仲達(dá),秦月文,等.電鍍工藝手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995:349-350.

[12] 鐘云,何永福,賀飛,電鍍銅錫合金工藝研究進(jìn)展[J].電鍍與環(huán)保,2007,27（4）:1-3.

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1000-4742（2011）03-0048-02

2010-07-19