芐叉丙酮在電鍍中的應(yīng)用

尚國(guó)鋒

（河南開封市天圣助劑廠，河南 開封 475000）

在有機(jī)化工原料手冊(cè)中，芐叉丙酮屬芳酮類衍生物，是由苯甲醛和丙酮經(jīng)氫氧化鈉縮合而成。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代，按我國(guó)化工部市場(chǎng)布局，最早由江蘇省常州市紅衛(wèi)化工廠生產(chǎn)。其用途定性為：可作香料的防揮發(fā)劑，染色工業(yè)用的媒染劑、固著劑，其本身可制取香料或増香劑。它是無(wú)色或淡黃色結(jié)晶，具有香豆素味，不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯和氯仿，熔點(diǎn)39～41 °C，沸點(diǎn)260～262 °C。在用于氯化鉀鍍鋅以前，芐叉丙酮在我國(guó)基本上是無(wú)人問(wèn)津的產(chǎn)品，常州市紅衛(wèi)化工廠也停止了生產(chǎn)。

20世紀(jì)70年代末，美國(guó)研究人員最先把芐叉丙酮應(yīng)用到氯化鉀弱酸性鍍鋅中，起到了鍍鋅層全光亮的效果。由此起，電鍍鋅達(dá)到真正意義上的全光亮鍍層。20世紀(jì)80年代初該工藝引進(jìn)到我國(guó)后，氯化鉀弱酸性鍍鋅迅速得到了推廣應(yīng)用。芐叉丙酮的生產(chǎn)廠家 如雨后春筍般地出現(xiàn)，并且大有供不應(yīng)求的局面。

隨著在氯化鉀弱酸性鍍鋅中的成功應(yīng)用，芐叉丙酮在電鍍中的應(yīng)用之門被打開，隨后在硫酸鹽鍍鋅中得到采用，在硫酸鹽鍍錫中也取得很好的效果。下面就芐叉丙酮在電鍍中的應(yīng)用及工藝配方進(jìn)行綜述。

1 芐叉丙酮在氯化鉀鍍鋅中的應(yīng)用

鍍鋅是所有鍍種中應(yīng)用最多、最廣的一個(gè)，具有成本低、抗磨蝕性好、外觀亮麗、耐貯存等優(yōu)點(diǎn)。而氯化鉀弱酸性鍍鋅又占鍍鋅中的70%以上，其主要優(yōu)點(diǎn)為沉積速度快、光亮度高、易管理、操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用面較廣，可用于鑄鐵件、滲碳件及高碳鋼件，這些都是堿性(含有氰)鍍鋅無(wú)法比擬的。

典型的氯化鉀鍍鋅工藝配方如下：

在氯化鉀鍍鋅的組合光亮劑中，芐叉丙酮起到主光亮劑的作用，一般用量在0.2～0.4 g/L 之間就能達(dá)到全光亮的效果，再配以載體光亮劑和輔助光亮。氯化鉀鍍鋅組合光亮劑的典型配方如下：

其中載體光亮劑由脂肪醇聚氧乙烯醚和尿素經(jīng)氨基磺酸磺化后的加成物組成，或是脂肪醇聚氧乙烯醚經(jīng)焦亞硫酸鈉順化后的反應(yīng)物，其作用是提高了氯化鉀鍍鋅工藝的濁點(diǎn)(可達(dá)80 °C 以上)，同時(shí)增強(qiáng)芐叉丙酮的乳化能力，獲得增溶性好、用量少、出光快的效果。

苯甲酸鈉和擴(kuò)散劑NNO 為輔助光亮劑，其作用是提高鍍液的分散能力，增大陰極極化能力，使鍍層更平整光滑，同時(shí)防止鍍層發(fā)霧，改善鍍層光澤，防止鍍層燒焦。

另外，肉桂酸、對(duì)氨基磺酰胺、糖精、吡啶-3-甲酸等也可作為輔助光亮劑，但對(duì)改善組合光亮劑的總體性能影響不大，因此也可以不用添加。

全光亮氯化鉀鍍鋅延續(xù)使用至今已是有目共睹。其缺點(diǎn)是鍍鋅層中有機(jī)物夾雜較多，藍(lán)白純化易泛彩、發(fā)黃。芐叉丙酮加入過(guò)量會(huì)使鍍鋅層脆性較大，彩色鈍化膜附著力差，色澤易變黑、發(fā)黃。鍍液使用時(shí)間越長(zhǎng)，上述情況越嚴(yán)重，需要經(jīng)常大處理，但還是不能徹底解決這些問(wèn)題，而且鍍層耐蝕能力也不如堿性鍍鋅。

2 芐叉丙酮在硫酸鹽鍍鋅中的應(yīng)用

硫酸鹽鍍鋅其實(shí)就是硫酸鋅鍍鋅工藝，鍍液也是弱酸性。芐叉丙酮在硫酸鹽鍍鋅工藝中仍然是起到主光亮劑的作用。硫酸鹽鍍鋅電流效率高達(dá)100%，適合使用大電流工作，是目前最快速的鍍鋅工藝。由于使用電流密度較高，沉積速度較快，30 s 就能達(dá)到全光亮的鍍鋅層，因此在高速線材、帶鋼上鍍鋅應(yīng)用較為廣泛，電鍍時(shí)間一般為3～5 min。

線材、帶鋼鍍鋅工藝配方：

硫酸鋅 50～450 g/L

硼酸 25～30 g/L

光亮劑 20～25 g/L

pH 4.2～5.5

θ 10～55 °C

Jk10～30 A/dm2

陽(yáng)極 0#鋅

通用工藝配方：

硫酸鋅 100～140 g/L

硫酸鈉 40～60 g/L

氯化鉀 140～180 g/L

硼酸 20～25 g/L

光亮劑 20 g/L

pH 5.2～6.2

θ 室溫

Jk8～15 A/dm2

掛鍍陰極移動(dòng) 15～18 次/min

滾筒轉(zhuǎn)速 15～16 r/min

上述工藝配方中的組合光亮劑仍然由3 部分組成。主光亮劑為芐叉丙酮，載體光亮劑為壬基酚聚氧乙烯醚經(jīng)順化或氨基磺酸磺化后的產(chǎn)物(這與氯化鉀鍍鋅載體光亮劑基本相同，只是表面活性劑的選擇范圍小一點(diǎn)而已)，輔助光亮劑為苯甲酸鈉、擴(kuò)散劑NNO、煙酸、肉桂酸等。

一般認(rèn)為，美國(guó)是資本相對(duì)豐富，而勞動(dòng)相對(duì)稀缺的國(guó)家，理應(yīng)出口資本密集型商品，而進(jìn)口勞動(dòng)密集型商品。但Leontief(1953)運(yùn)用投入產(chǎn)出法，對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，卻發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)美國(guó)進(jìn)口的是資本密集型產(chǎn)品，而出口的卻是勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，與H-O理論的預(yù)測(cè)不相符合，這個(gè)研究結(jié)果后來(lái)通常被稱為“里昂惕夫之謎”。Leontief經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為，這種現(xiàn)象可能是由于美國(guó)工人的勞動(dòng)效率比其他國(guó)家工人更高所造成的。但這個(gè)觀點(diǎn)通常不被人們接受。

典型的組合光亮劑配方為：

芐叉丙酮 20～50 g/L

載體光亮劑 250～350 g/L

苯甲酸鈉 50 g/L

擴(kuò)散劑NNO 5 g/L

肉桂酸 5 g/L

煙酸 2 g/L

硫酸鹽鍍鋅采用上述光亮劑，達(dá)到了與氯化鉀鍍鋅相同的高光亮度的外觀，雖深鍍能力不如氯化鉀鍍鋅，但均鍍能力更優(yōu)。從沉積速率上說(shuō)，硫酸鹽鍍鋅比氯化鉀鍍鋅快一倍(達(dá)到相同厚度)，同樣采用芐叉丙酮作主光亮劑，硫酸鹽鍍鋅彩色鈍化膜優(yōu)于氯化鉀鍍鋅，不存在彩色鈍化膜變色的問(wèn)題。如果是板類零件及管類零件，采用通用硫酸鹽鍍鋅是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，尤其是彩色鈍化。

3 芐叉丙酮在硫酸鹽鍍錫中的應(yīng)用

鍍錫在電子工業(yè)和鑄造工業(yè)中應(yīng)用較多，是因?yàn)殄a具有良好的焊接性、導(dǎo)電性和抗氧化性，不易變色。鑄造中龍骨鍍錫后不產(chǎn)生氣泡。酸性鍍錫又以光亮度好、電流效率高、沉積速率快、可常溫下操作、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)而被廣為采用。硫酸鹽鍍錫占鍍錫量的80%以上。芐叉丙酮在酸性鍍錫中同樣起到主光亮劑的作用。

典型的硫酸鹽光亮鍍錫工藝如下：

硫酸亞錫 40～70 g/L

硫酸 140～170 g/L

SS-820 15～30 mL/L

SS-821 0.5～1.0 mL/L

θ 10～30 °C

Jk1～4 A/dm2

陽(yáng)極 Sn99.90

攪拌方式 陰極移動(dòng)15～18 次/min

上述工藝中的SS-820 和SS-821 由上海輕工業(yè)研究所研制，是國(guó)內(nèi)最早研制生產(chǎn)的酸性鍍錫商品光亮劑。此后，全國(guó)上下推出不少類似產(chǎn)品，推動(dòng)了我國(guó)酸性光亮鍍錫的快速發(fā)展。

在酸性鍍錫光亮劑中，芐叉丙酮仍然是作為主光亮劑加入，再配以載體分散劑，如烷基酚聚氧乙烯醚的順化反應(yīng)物，這類非離子表面活性劑具有增溶、潤(rùn)濕、細(xì)化結(jié)晶的作用。硫酸亞錫在鍍液中極不穩(wěn)定，很容易被氧化成四價(jià)錫，而得不到光亮的鍍層。早期使用甲醛來(lái)防止二價(jià)錫的氧化，取得了一些效果。但是在溫度升高的情況下，甲醛易被氧化而失去作用，鍍錫液變成乳白色的混濁液而無(wú)法使用。因此又形成了專用的穩(wěn)定劑，通常選用間苯二酚、氨基酚、水合肼、1-苯基-3-吡唑酮等。

典型的鍍錫光亮劑配方為：

芐叉丙酮 25～50 g/L

載體分散劑 350～450 g/L

甲醛 300～400 g/L

對(duì)苯二酚 50～60 g/L

酒精 適量

4 結(jié)語(yǔ)

芐叉丙酮，由在上世紀(jì)70年代一個(gè)無(wú)人問(wèn)津的有機(jī)化工產(chǎn)品，到上世紀(jì)80年代后期成為火爆的熱門商品，主要得益于氯化鉀鍍鋅的大力發(fā)展。時(shí)至今日，它在鍍鋅、鍍錫上仍有不少應(yīng)用。就算是氯化鉀鍍鋅已經(jīng)發(fā)展到第二代主光亮劑鄰氯苯甲醛，甚至第三代主光亮劑多醛類衍生物，芐叉丙酮本身的性能是第二代、第三代主光亮劑都不能完全取代的，多是與它配合使用，改善主光亮劑的綜合性能。

上述硫酸鹽鍍鋅、硫酸亞錫鍍錫工藝中，芐叉丙酮作為主光亮劑都能得到比較滿意的全光亮效果。在硫酸鎘鍍鎘中，芐叉丙酮是否同樣能夠獲得全光亮的效果，還有待電鍍工作者去開發(fā)，以取代目前有毒的氰化鍍鎘工藝。