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一种凹版酸性电镀锌添加剂及其应用

文献发布时间:2023-06-19 19:28:50



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。

技术分类

06120115923899