??
1概述
現(xiàn)代電鍍離不開各種助劑，但對幾乎每天見到的助劑進行正確分類與命名，卻是一個值得加以思索的問題。本文就個人經(jīng)驗教訓(xùn)及所見所聞，對常見的一些助劑（包括添加劑）的不妥分類及所產(chǎn)生的不良影響，闡述一些粗淺看法，供同行參考與討論，希望在表面處理科技領(lǐng)域能出現(xiàn)百家爭鳴的良好氛圍。
2亮鎳光亮劑的分類問題
2.1亮鎳光亮劑的組成及其作用
亮鎳光亮劑就其組分可分為3類：初級光亮劑、次級光亮劑及輔助光亮劑。單加初級光亮劑只能獲得結(jié)晶細致的半光亮鍍層，光亮整平性達不到要求。至今，初級光亮劑仍以糖精鈉鹽為主[真正的糖精（鄰苯酰磺酰亞胺）僅微溶于水，25℃時溶解1g需290mL水，若用沸水，則需25mL，并不適用]。ALS（烯丙基磺酸鈉）過去被視為輔助光亮劑，但現(xiàn)在鍍鎳光亮劑中含量都較高，理應(yīng)視為重要的初級光亮劑。初級光亮劑使鍍層產(chǎn)生壓應(yīng)力（舒張應(yīng)力），使鍍層有膨脹現(xiàn)象。次級光亮劑的發(fā)展較快，現(xiàn)已應(yīng)用到第四代，以吡啶類衍生物[如PPS、PPS–OH及丙炔醇衍生物（如二乙胺基丙炔胺DEP、丙炔醇丙氧基化合物PAP）]為主。第三代的BE（丁炔二醇與環(huán)氧氯丙烷縮合物）及其純品BMP（丁炔二醇丙氧基化合物）和BEO（丁炔二醇乙氧基化合物），用量少，消耗量低，被視為“長效光亮劑”，現(xiàn)還在應(yīng)用。次級光亮劑與初級光亮劑配比恰當(dāng)時，具快起光、高整平的效能。次級光亮劑使鍍層產(chǎn)生張應(yīng)力（收縮應(yīng)力），導(dǎo)致鍍層易收縮而起皮。輔助光亮劑主要用于拓寬低Jk區(qū)光亮范圍及掩蔽銅等雜質(zhì)，如PS（炔丙基磺酸鹽）、ATP（硫脲衍生物）和SSO3（吡啶羥基丙烷磺酸鹽）等。
作為使用亮鎳光亮劑的基本常識，只有初、次級光亮劑配比恰當(dāng)時，才能將鍍層內(nèi)應(yīng)力降至最低，此時亮鎳層脆性才最小。張應(yīng)力過大，鍍層易發(fā)脆起皮，甚至呈粉狀脫落；壓應(yīng)力過大，鍍層易起泡，同樣脆性增大。對此應(yīng)有明確認(rèn)識。略有壓應(yīng)力最好，因鍍層略為膨脹，結(jié)合力較好。也只有初、次級光亮劑配比恰當(dāng)，才能在寬Jk范圍內(nèi)實現(xiàn)快起光、高整平的效果。
2.2分為光亮劑與柔軟劑的不當(dāng)之處
現(xiàn)售品光亮劑多分為光亮劑與柔軟劑兩類。柔軟劑之說從何而來，已無從考證。光亮劑組分以次級光亮劑為主，而柔軟劑則以初級光亮劑及輔助光亮劑為主，多為含硫物質(zhì)。筆者認(rèn)為這樣分類欠妥，原因是：（1）將鍍層產(chǎn)生脆性的原因簡單化了，易使人誤解為只有張應(yīng)力才使鍍層發(fā)脆。而加入初級光亮劑產(chǎn)生壓應(yīng)力抵消次級光亮劑產(chǎn)生的張應(yīng)力，鍍層就能柔軟而無脆性。然而，當(dāng)柔軟劑加入過量時，鍍層壓應(yīng)力過大，同樣會發(fā)脆，此時補加光亮劑來抵消過大的壓應(yīng)力，光亮劑豈不又成了柔軟劑？（2）混淆了鍍層光亮整平的原因。理論與實踐證明，只有當(dāng)初、次級光亮劑配比恰當(dāng)時，才能實現(xiàn)快起光、高整平及寬的光亮整平電流密度范圍。因此，初級光亮劑同樣起著重要的光亮整平作用，其協(xié)同作用不可忽視。換言之，柔軟劑也是一類光亮劑，同樣起光亮整平作用，二者的功能不能截然劃分。
亮鎳液中的硼酸及潤濕劑也對光亮整平性有重要貢獻。實驗發(fā)現(xiàn)，無潤濕劑或其質(zhì)量低劣時，高中Jk區(qū)鍍層會發(fā)灰霧。
硼酸及Cl–少時，低Jk區(qū)光亮整平效果不良。
2.3分為光亮劑與柔軟劑的危害
如今，有理論基礎(chǔ)及豐富實踐經(jīng)驗的生產(chǎn)一線工藝技術(shù)人員十分缺少，令不少老電鍍工作者深為憂慮。懂技術(shù)的私人老板也微乎其微，有的廠甚至全依賴助劑生產(chǎn)廠家的售后服務(wù)過日子。
對電鍍光亮劑的補加，不少人連赫爾槽試驗都不做，憑感覺或望文生義地亂加。亮鎳層光亮整平不足時，猛加光亮劑，至鍍層張應(yīng)力過大造成起皮甚至粉化脫落時，才猛加柔軟劑，結(jié)果帶來至少兩個問題：其一，柔軟劑過多時，鍍層壓應(yīng)力過大，同樣鍍層脆性大，甚至起小泡；其二，柔軟劑中多為含硫物質(zhì)，夾附或還原后使鎳層含硫量增大而易鈍化，甚至在清洗水中存放稍久，套鉻時因鈍化而深鍍能力更差，直至起白斑、黃斑，不明原因時又去亂調(diào)鍍鉻液。這是筆者屢見不鮮的低水平電鍍廠因光亮劑與柔軟劑之分而在裝飾鍍中常出的毛病，也是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的主要原因。因此，筆者以為分為光亮劑A、光亮劑B為好，并在產(chǎn)品使用說明書上寫明二者應(yīng)如何補加及比例失調(diào)后的故障現(xiàn)象。
筆者長期自配亮鎳光亮劑，并工作在生產(chǎn)第一線，故有條件不斷通過生產(chǎn)實踐，檢驗調(diào)整光亮劑的配方配比，最終研制出一種開缸與補加“二合一”的亮鎳光亮劑，使用起來十分方便。只要不對鍍液大處理，該光亮劑使用一兩年比例基本不失調(diào)。至今應(yīng)用4年多了，效果令人滿意。
3酸性亮銅光亮劑的分類問題
酸性亮銅無疑是最為成功的無氰鍍銅工藝，應(yīng)用很廣，在塑料電鍍上甚至不可或缺，有必要詳細討論。
3.1酸銅光亮劑的復(fù)雜性
硫酸鹽光亮酸性鍍銅光亮劑的研制難度及使用要求遠比亮鎳光亮劑高。僅做到高中Jk鍍亮較容易，但在長期大生產(chǎn)中，要保證在寬Jk、寬溫度范圍內(nèi)獲得完全鏡面、無灰霧又不泛彩的鍍層卻十分困難。主要原因有以下方面：
（1）酸銅光亮劑各組分之間及與含量甚微又不可或缺的Cl–之間的協(xié)同效應(yīng)十分重要。故一個良好配方的比例是十分嚴(yán)格的，其組分間具有相互影響作用，組分的各自作用難以截然劃分。
（2）不少組分含量甚微，如M（2-巰基苯并咪唑）、N（乙撐硫脲）、Cl–（氯離子）均在毫克級內(nèi)，稍有變化，則性能下降。
（3）原材料供應(yīng)商很多，但用量及性能相差很大。更換一種材料，需對配比進行調(diào)整。如不同廠家提供的M或N，有的用量達3倍之差，個別的甚至不能用；P（聚乙二醇）用量除與分子量有關(guān)外，與質(zhì)量也關(guān)系密切，多數(shù)依賴進口，劣制品甚至使鍍層起小泡?；腔?SPAN lang=EN-US>M拓展低Jk區(qū)光亮范圍不及M；直接煮沸溶解的效果又比加堿助溶的好；配液濃度大于0.5mg/L，又易結(jié)晶析出。對多種進口染料的試驗結(jié)果表明，有的不能用，有的配制出的光亮劑存放半月后就變質(zhì)失效。
（4）很難兼顧大生產(chǎn)對多種性能指標(biāo)的高要求。如高染料型在20--28℃時，低Jk區(qū)鍍層光亮整平性好，適用于復(fù)雜件，但其最高允許液溫僅32℃左右。故對其鍍液既要設(shè)加熱也要設(shè)冷凍設(shè)備，一般中小企業(yè)不具備此條件，因為成本高，又不好用。
3.2高染料型光亮劑的分類
進口的酸銅光亮劑一般分為MU（開缸劑）和A、B兩種。但有的人將補給劑A稱為填平劑，B稱為光澤劑，這是不妥的。因為只補加光澤劑而缺少填平劑，光亮性仍不好（要達鏡面效果，既要整平好又要很光亮）；只補加填平劑而缺少光亮劑，高中Jk區(qū)仍難達鏡面光亮，且鍍層易發(fā)霧，泛彩，特別是液溫較低時。最好稱為補加劑A、補加劑B。使用中應(yīng)通過赫爾槽試驗確定二者最佳補給量，以免望文生義，憑感覺亂加，導(dǎo)致低Jk區(qū)鍍層發(fā)暗黑（采用德國原裝的生產(chǎn)液試驗時發(fā)現(xiàn)這一故障，電解消耗后能不暗黑，但低Jk區(qū)整平性又下降）。
3.3低、微染料型補加劑的分類
由于高染料型存在的諸如最佳液溫范圍窄、因染料鹽析與聚沉而使鍍層易起麻砂等固有缺陷，國內(nèi)一些學(xué)者主張開發(fā)低Jk區(qū)光亮整平性好的無染料型，但難度大，至今無成功工藝問世。作為過渡，出現(xiàn)了一些低、微染料工藝。這類工藝必然是M、N、Sp和P的改良型，于其中加入低區(qū)走位物與少量優(yōu)質(zhì)染料。
有將酸銅微染料型分為開缸與補加二液型商品的。顯然，在補加劑中必然同時存在配比定額的M、N、Sp、P、低區(qū)走位劑與染料。補加劑只用一種，存在如下問題（多年自配該體系的實踐體會）：M與N在不同液溫下的消耗速率相差很大。液溫高時，M消耗速率遠大于N；而液溫低于15℃時，消耗速率相近，甚至N略大于M。故在大生產(chǎn)時，應(yīng)及時微調(diào)，夏天甚至需兩天調(diào)一次。試驗調(diào)整頻繁且需具相當(dāng)經(jīng)驗，否則絕對用不好M、N、Sp、P體系。若補加劑僅一種，新配液效果可能也很好（畢竟產(chǎn)品推出前在實驗室會對新配液做試驗，得出良好配方），但大生產(chǎn)使用一段時間，比例失調(diào)必然造成效果變差，而對該體系缺乏深入了解的人無法自調(diào)。以一實例說明：某廠采用國內(nèi)某大公司該類產(chǎn)品一段時間，效果變差。筆者取液在I=2A下，于赫爾槽攪拌試驗，試片低端近2cm不亮且側(cè)看泛紅，高中Jk區(qū)亮度尚可但難達鏡面。憑多年經(jīng)驗，先單獨補加M，有很大好轉(zhuǎn)，再補少量N且在同樣條件下電鍍，不但低區(qū)全光亮，高中Jk區(qū)立即呈鏡面光亮?？梢姽收弦褐斜壤咽д{(diào)：M過少、N略少，而Sp與P尚夠。
有人將微染料型酸銅光亮劑分為高位劑與低位劑。筆者認(rèn)為，如此分類至少存在兩個問題：一、缺少Sp與P，低Jk區(qū)光亮整平性不良，而缺少M、N則高、中Jk區(qū)仍難達完全鏡面光亮；二、低位劑中若將M、N按一定比例混合，必然會出現(xiàn)如前所述的二液型開始好用但M與N比例失調(diào)后效果變差的問題。
順便提及，使用低區(qū)走位物質(zhì)應(yīng)小心為妙。筆者以前就對GISS（聚乙烯亞胺烷基化合物）與AESS（脂肪胺乙氧基磺化物）作過對比試驗并撰文討論過：GISS用量僅AESS一半，但會降低鍍層整平性（原因是抵消了Sp的作用），二者加入過多，鍍層特別是液溫高時的低Jk區(qū)易發(fā)灰霧。近來對“高溫載體”PN（聚乙烯亞胺烷基鹽）深入試驗后，發(fā)現(xiàn)兩個現(xiàn)象：其一，PN同樣降低鍍層低Jk區(qū)的整平性；其二，在高純PN水溶液中，無論加酸或加堿，溶液均發(fā)白渾濁。而含染料的光亮劑又必須用硫酸或冰醋酸調(diào)至酸性，否則在光亮劑中染料易析出沉底（估計多為堿性染料）。
故PN能否與染料共存于光亮劑中，尚有待試驗研究。
綜上所述，低染料、微染料型應(yīng)分為開缸劑MU、補加劑A和補加劑B，且最好將M與N分別放在A與B中，便于大生產(chǎn)中調(diào)整其比例。研制酸銅光亮劑應(yīng)與生產(chǎn)經(jīng)驗相結(jié)合，未經(jīng)較長時間中試的實驗室產(chǎn)物，不要輕易推向市場，否則自找麻煩。
4硫酸鹽光亮鍍錫添加劑的分類
硫酸鹽光亮鍍錫光亮劑通常分為開缸與補加兩種（如SS-820、SS-821等）。開缸劑中含有較多的二價錫穩(wěn)定劑，以減弱其氧化為四價錫最終成為不可逆轉(zhuǎn)的乳白色β–錫酸的傾向，但主光劑含量較低；補充劑中則含有較多主光劑與輔助光亮劑。
主光劑多為芐叉丙酮或其與席夫堿類混用。而輔助光亮劑現(xiàn)仍多采用甲醛。雖有人認(rèn)為甲醛有毒而開發(fā)出其替代品，但效果仍不及甲醛。筆者認(rèn)為，電鍍所用化工材料，絕對對人體無害的物質(zhì)非常少，只有劇毒、高毒與低毒之分。過去認(rèn)為無毒的鋁，現(xiàn)今食品中仍有嚴(yán)格限制；食入過多Na+對人體也有害，連食鹽也不宜多攝入。若連低毒物都不能用，則電鍍這個行業(yè)該被取締了。萬不可草木皆兵。
需要討論的是甲醛在光亮劑中的含量問題。筆者多年自配酸錫光亮劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，液溫低于15℃左右時，甲醛光亮作用明顯；而液溫較高時，非但無作用反而加重鍍層灰霧程度，使焊接性變差。故在自配的光亮劑中不加甲醛，然后通過赫爾槽試驗確定該不該加及加多少。若補充劑中甲醛比例定死，則光亮劑的高溫性能必差無疑。筆者所用酸錫，液溫達35℃時，非但不灰霧反而非常光亮。如何避免表面活性劑積累過多又使鍍層不易灰霧，此處不作討論。
因此，建議補充劑分為低溫型與高溫型兩類，前者可適量加入甲醛而后者不加，以利于在寬溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)不灰霧的光亮沉積。
5.無氰堿銅成品濃縮液的問題
有人將進口的無氰堿銅濃縮液用于鋅壓鑄件的電鍍上，開始尚可用，一段時間后就產(chǎn)生置換銅現(xiàn)象，且越來越嚴(yán)重。問題出在哪里？筆者認(rèn)為：（1）無氰堿銅鍍鋅壓鑄件比鍍鋼鐵件要求更高。因鋅的電位比鐵更負(fù)，與銅的電位差更大，故更易產(chǎn)生置換銅。試驗在鋼鐵件上不產(chǎn)生置換銅的工藝，在鋅壓鑄件或鍍鋅件上卻發(fā)生置換銅。因此，須采用對Cu2+有很強配位能力的復(fù)合螯合劑，以便將Cu2+的活度降得很低，但這又造成Jk更小。雖然加入適量的硝酸鉀能擴大Jk，但因NO3-會促進鋼鐵件鈍化而不利于析氫電解活化，而影響鋼鐵件鍍無氰堿銅的結(jié)合力，故鍍兩種材質(zhì)應(yīng)采用不同的工藝（鋅不如鐵易鈍化）。（2）由于濃縮液為單一型，故隨著使用時間的增加，螯合劑會不斷帶出損耗，而Cu2+可通過陽極溶解補充。因此，即使補加濃縮液，配合比也會不斷減小，最終發(fā)生置換銅現(xiàn)象。當(dāng)然，pH過低，配位能力弱，也會出問題。
因此，無氰堿銅作為商品濃縮液，不宜只制成一種，至少還應(yīng)有一種只含螯合劑而不含Cu2+并能調(diào)節(jié)pH的補加劑。當(dāng)鍍液深鍍能力差或工件表面略產(chǎn)生置換銅時，試驗補加，使配合比在允許的范圍內(nèi)波動。否則，即便是用于鋼鐵件的電鍍工藝，遲早也會出問題。
6.結(jié)語
其它不少助劑也存在分類不妥的問題，此處不再贅述。對電鍍助劑應(yīng)當(dāng)正確分類與命名，當(dāng)分則分。這是筆者的個人拙見。
