一种凹版酸性电镀锌添加剂及其应用

技术领域

本发明涉及电镀工艺技术领域，具体涉及一种凹版酸性电镀锌添加剂及其应用。

背景技术

凹印制版行业一直以来都是在钢体上电镀一定厚度(80-100微米)的铜层，经研磨抛光后，再在铜层上雕刻图案。但随着近年来人工成本及原材料价格的持续上涨，导致制版企业的利润一直在降低。经过近40年的发展，人们在凹版酸性电镀硬铜的基础上做了一些降低成本的优化，比如钢体经过精细化研磨以降低表面粗糙度从而降低镀铜层厚度，减少研磨余量等等。这样成本虽有降低，但是又牺牲了其它一些性能，比如铜层、铬层硬度也随之降低等。因此，为降低生产成本，人们开始寻找替代镀铜层的产品来满足凹印制版需求，由于锌单价不到铜的一半(忽略价格波动，锌单价为25元/Kg，铜单价为66元/Kg)，镀锌就成了优先考虑的替代方案，但是镀锌又面临锌性能偏脆、硬度低等一系列问题。经过测试目前五金电镀使用的镀锌添加剂还不能满足硬度高且均匀、光洁度好、性能柔韧等要求。因此研发一种能满足前述要求、适合电子雕刻以及激光雕刻，且有效存放期长的凹版镀锌添加剂成了业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺点，提供一种硬度高、均匀好、光洁度高、性能柔韧，适合电子雕刻及激光雕刻，有效存放期长的的凹版酸性电镀锌添加剂及其应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种凹版酸性电镀锌添加剂，其特征在于：按质量计其原料组成为，聚乙烯吡咯烷酮0.1-0.5％，苄叉丙酮1.5-3％，改性表面活性剂20-30％，苯甲酸钠2.4-5％，亚甲基二萘磺酸钠2.5-5％，一水柠檬酸1-3％，烟酸0.02-0.05％，水余量。

该添加剂的制备方法按以下步骤进行，

1)先往搅拌容器内注入纯水，然后将聚乙烯吡咯烷酮加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

2)称取苯甲酸钠、亚甲基二萘磺酸钠、烟酸加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

3)称取改性表面活性剂加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

4)称取苄叉丙酮加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

5)称取一水柠檬酸加入搅拌容器内，搅拌20分钟；

6)补充纯水到设定值，搅拌至少60分钟，然后过滤分装。

制得的的添加剂的pH值为3.3-6.0,比重为1.06-1.08。

由于聚乙烯吡络烷酮容易溶解，但是又有一定的粘性，苯甲酸钠、亚甲基二萘磺酸钠、烟酸因为使用量较大且相对难溶，所以为防止结块需按上述方案分批次、顺序加入；表面活性剂属于粘稠液体，如果同前述原料一起加入易结块、凝结在一起较难溶解；苄叉丙酮放在表面活性剂之后是因为苄叉丙酮本身不溶于水，需要待表面活性剂彻底溶解开后再加入，主要是表面活性剂将苄叉丙酮乳化、分散，溶解于水中；一水柠檬酸最后加入是因为其呈弱酸性，先期加入的话影响表面活性剂的乳化作用，乳化效果不好后期容易产生沉淀。

该添加剂的具体生产过程为：每生产1000kg的添加剂，

(1)首先往搅拌容器内注入400kg电导率小于或等于5us/cm的纯水，然后将聚乙烯吡咯烷酮1-5Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

(2)称取苯甲酸钠24-50Kg、亚甲基二萘磺酸钠25-50Kg、烟酸0.2-0.5Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

(3)称取改性表面活性剂200-300Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

(4)称取苄叉丙酮15-30Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

(5)称取一水柠檬酸10-30Kg加入搅拌容器内，搅拌20分钟；

(6)补充纯水到1000Kg，搅拌至少60分钟，然后过滤分装。

所述改性表面活性剂为特级酚聚氧乙稀聚氧丙烯醚、正辛硫醇聚醚中的一种或者两种组合。

所述聚乙烯吡咯烷酮为K12、K30、K90中的一种或者两种及以上的混合物，聚乙烯吡咯烷酮作为硬化剂以提高镀锌层硬度，亦同时作为晶粒细化剂。

一种前述凹版酸性电镀锌添加剂的应用方法，其特征在于：其应用的底液中既含有阳极活化剂，又含有缓冲剂；底液的原料组成按质量计为：七水硫酸锌350-500g/L，氯化钾30-50g/L，硼酸20-40g/L，其中氯化钾作为阳极活化剂，硼酸作为缓冲剂。

所述底液的制备方法按以下步骤进行，

A首先往镀槽中注入电导率小于或等于5us/cm的纯水；

B称取七水硫酸锌、氯化钾加入镀槽内，循环、加热溶液至40℃；

C称取电导率小于或等于5us/cm的纯水，于容器内加热至100℃；

D称取硼酸加入沸水中，搅拌至完全溶解；

E溶解的硼酸溶液加入镀槽内，继续循环，直至所有材料完全溶解；

F加入1ml/L双氧水、0.5g/L的锌粉，循环搅拌60分钟；

G加入2g/L活性炭粉，继续循环搅拌90分钟后将活性炭粉用过滤泵滤除；

H根据镀锌添加剂要求加入开缸量的镀锌添加剂，循环搅拌60分钟，试镀。

由于硫酸锌、氯化钾、硼酸等羽毛球工业级或者电镀级，其会有杂质离子和有机杂质，并且不同厂家的材料纯度差异也比较大，使用双氧水、锌粉、活性炭粉可将其中杂质吸附、去除，以免因为材料差异问题引起后续的质量问题。同时活性炭粉以及一部分锌粉会被滤芯过滤掉，锌粉少量残留会沉淀于槽底，双氧水会分解掉，不会影响正常生产；正常电镀过程中镀液中是不含活性炭粉、双氧水以及锌粉的，但由于硫酸锌、氯化钾、硼酸等材料里面的杂质不会太高，所以活性炭粉、双氧水、锌粉等材料的加入量并不多，但是都是过量的。

所述底液的具体生产过程：每配制1000L的镀锌液，

a首先往镀槽中注入400L电导率小于或等于5us/cm的纯水；

b称取七水硫酸锌350-500Kg、氯化钾35-50Kg加入镀槽内，循环、加热溶液至40℃；

c称取200L电导率小于或等于5us/cm的纯水，于容器内加热至100℃；

d称取硼酸20-40Kg加入沸水中，搅拌至完全溶解；

e溶解的硼酸溶液加入镀槽内，继续循环，直至所有材料完全溶解；

f加入1ml/L(底液，下同)双氧水、0.5g/L的锌粉，循环搅拌60分钟；

g加入2g/L活性炭粉，继续循环搅拌90分钟后将活性炭粉用过滤泵滤除；

h根据镀锌添加剂要求加入开缸量的镀锌添加剂，循环搅拌60分钟，试镀。

通过引入聚乙烯吡络烷酮，改变了镀锌层的结晶状态以及氮原子的夹杂作用，使得镀锌层具有更高的硬度，镀锌层厚度100微米，维氏硬度可以达到140-160HV；聚乙烯吡络烷酮、改性表面活性剂以及一水柠檬酸的共同作用下使得镀锌层在均匀性、光洁度方面有更大的提升，并且使得镀锌层具有良好的柔韧性，更适合电子雕刻以及激光雕刻。且有效存放期长，标准消耗量可以达到6个月以上的硬度保质期，因为柠檬酸根的络合能力可以将镀液中的杂质离子(比如铁离子)络合，降低了出现缺陷的概率进而延长了镀液净化周期。

具体实施方式

下面结合具体实施方式做进一步说明：

实施例1

1、镀锌添加剂的具体生产过程，每生产1000kg的镀锌添加剂：

1)首先往搅拌容器内注入400kg电导率小于或等于5us/cm的纯水，然后将聚乙烯吡咯烷酮1Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

2)称取苯甲酸钠24Kg、亚甲基二萘磺酸钠25Kg、烟酸0.2Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

3)称取改性表面活性剂200Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

4)称取苄叉丙酮15Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

5)称取一水柠檬酸10Kg加入搅拌容器内，搅拌20分钟；

6)补充纯水到1000Kg，搅拌至少60分钟，然后过滤分装。

2、凹版酸性镀锌底液的具体生产过程：每配制1000L的镀锌液，

(1)首先往镀槽中注入400L电导率小于或等于5us/cm的纯水；

(2)称取七水硫酸锌350Kg、氯化钾35Kg加入镀槽内，循环、加热溶液至40℃；

(3)称取200L电导率小于或等于5us/cm的纯水，于容器内加热至100℃；

(4)称取硼酸20Kg加入沸水中，搅拌至完全溶解；

(5)溶解的硼酸溶液加入镀槽内，继续循环，直至所有材料完全溶解；

(6)加入1ml/L双氧水、0.5g/L的锌粉，循环搅拌60分钟；

(7)加入2g/L活性炭粉，继续循环搅拌90分钟后将活性炭粉用过滤泵滤除；

(8)根据镀锌添加剂要求加入开缸量的镀锌添加剂，循环搅拌60分钟，试镀。

实施例2

1、镀锌添加剂的具体生产过程，每生产1000kg的镀锌添加剂：

1)首先往搅拌容器内注入400kg电导率小于或等于5us/cm的纯水，然后将聚乙烯吡咯烷酮3Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

2)称取苯甲酸钠35Kg、亚甲基二萘磺酸钠36Kg、烟酸0.3Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

3)称取改性表面活性剂250Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

4)称取苄叉丙酮25Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

5)称取一水柠檬酸20Kg加入搅拌容器内，搅拌20分钟；

6)补充纯水到1000Kg，搅拌至少60分钟，然后过滤分装。

2、凹版酸性镀锌底液的具体生产过程：每配制1000L的镀锌液，

(1)首先往镀槽中注入400L电导率小于或等于5us/cm的纯水；

(2)称取七水硫酸锌420Kg、氯化钾45Kg加入镀槽内，循环、加热溶液至40℃；

(3)称取200L电导率小于或等于5us/cm的纯水，于容器内加热至100℃；

(4)称取硼酸34Kg加入沸水中，搅拌至完全溶解；

(5)溶解的硼酸溶液加入镀槽内，继续循环，直至所有材料完全溶解；

(6)加入1ml/L双氧水、0.5g/L的锌粉，循环搅拌60分钟；

(7)加入2g/L活性炭粉，继续循环搅拌90分钟后将活性炭粉用过滤泵滤除；

(8)根据镀锌添加剂要求加入开缸量的镀锌添加剂，循环搅拌60分钟，试镀。

实施例3

1、镀锌添加剂的具体生产过程，每生产1000kg的镀锌添加剂：

1)首先往搅拌容器内注入400kg电导率小于或等于5us/cm的纯水，然后将聚乙烯吡咯烷酮5Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

2)称取苯甲酸钠50Kg、亚甲基二萘磺酸钠50Kg、烟酸0.5Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

3)称取改性表面活性剂300Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

4)称取苄叉丙酮30Kg加入搅拌容器内，搅拌至完全溶解；

5)称取一水柠檬酸30Kg加入搅拌容器内，搅拌20分钟；

6)补充纯水到1000Kg，搅拌至少60分钟，然后过滤分装。

2、凹版酸性镀锌底液的具体生产过程：每配制1000L的镀锌液，

(1)首先往镀槽中注入400L电导率小于或等于5us/cm的纯水；

(2)称取七水硫酸锌500Kg、氯化钾50Kg加入镀槽内，循环、加热溶液至40℃；

(3)称取200L电导率小于或等于5us/cm的纯水，于容器内加热至100℃；

(4)称取硼酸40Kg加入沸水中，搅拌至完全溶解；

(5)溶解的硼酸溶液加入镀槽内，继续循环，直至所有材料完全溶解；

(6)加入1ml/L双氧水、0.5g/L的锌粉，循环搅拌60分钟；

(7)加入2g/L活性炭粉，继续循环搅拌90分钟后将活性炭粉用过滤泵滤除；

(8)根据镀锌添加剂要求加入开缸量的镀锌添加剂，循环搅拌60分钟，试镀。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明的实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。