一种碱性锌酸盐溶液中电沉积锌方法技术

本发明专利技术提出了在碱性锌酸盐溶液中电沉积锌方法及其产品。该在碱性锌酸盐溶液中电沉积锌方法包括：(1)在基体表面形成基底层，该基底层是由铅、镉和铟中的一种组成；(2)在碱性锌酸盐溶液中进行锌沉积处理，以便在基底层的表面形成锌层。本发明专利技术在碱性锌酸盐电解液的体系中，采用镀铅、镀镉或镀铟为锌沉积基底层，具有较高析氢电位和较低槽电压，从而有效地抑制析氢现象及提高锌的电沉积效率，实现节能降耗。

Method for electrodeposition of zinc in alkaline zincate solution

The present invention provides a method for electrodeposition of zinc in alkaline zincate solutions and products thereof. Including the in alkaline zincate solution of zinc electrodeposition method: (1) the formation of basal layer on the surface of the substrate, the substrate layer is composed of a lead, cadmium and indium; (2) zinc deposition process in alkaline zincate solution, so as to form a zinc layer on the surface of the basal layer. The present invention in alkaline zincate electrolyte system, the plating of lead, cadmium plating or plating indium as base layer zinc deposition, with higher hydrogen evolution potential and lower cell voltage, thereby suppressing the phenomenon of hydrogen evolution and improve the efficiency of zinc electrodeposition, achieve energy saving.

【技术实现步骤摘要】
一种碱性锌酸盐溶液中电沉积锌方法
本专利技术涉及电沉积
，具体的，本专利技术涉及在碱性锌酸盐溶液中电沉积锌方法及其产品。更具体的，本专利技术涉及在碱性锌酸盐溶液中电沉积锌方法和表面电沉积锌的基体。
技术介绍
目前，电沉积锌也叫镀锌，主要有氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化钾镀锌以及硫酸盐镀锌的不同电镀方法。其中，锌酸盐镀锌的电解液组成简单、结晶细致以及电解液处理容易等优点，被称之为碱性环保镀锌。但是，沉积锌镀层的致密度较差、镀层易钝化、电流效率较低以及深度能力较差等缺点。所以，现阶段的碱性环保镀锌的方法仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：本申请的专利技术人在研究过程中发现，现阶段采用碱性锌酸盐镀锌的方法，电镀出的锌层呈海绵状结构，其结构不致密且表面质量欠佳，从而会影响到镀锌集流体作为锌负极的电池使用性能。为解决该技术问题，本专利技术的专利技术人经过深入研究发现，可以预先在集流体表面先电镀上一层由铅、镉或铟形成的基底层，再在基底层的表面电镀上锌层，如此获得的镀锌层的致密度好，且该镀锌方法的电沉积效率高。并且，锌沉积处理的电解液中可进一步添加有机添加剂，能够抑制电镀过程中锌的支晶生长，从而促进电镀出的锌层更加致密。有鉴于此，本专利技术的一个目的在于提出一种能使锌层致密度好、电沉积效率高或者环保同时低毒性的在金属集体表面形成锌层的方法。在本专利技术的第一方面，本专利技术提出了一种在碱性锌酸溶液中电沉积锌的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)在基体表面形成基底层，所述基底层是由铅、镉和铟中的一种组成；(2)在所述碱性锌酸盐溶液中进行锌沉积处理，以便在所述基底层的表面形成锌层。专利技术人意外地发现，采用本专利技术实施例的方法，该电镀过程是在碱性锌酸盐电解液的体系中，采用镀铅、镀铬或镀铟为锌沉积基底，可以有效地抑制析氢现象，并增加锌层的电沉积效率，从而降低使用碱性锌酸盐溶液在基体表面沉积锌层的电能消耗。另外，根据本专利技术上述实施例的方法，还可以具有如下附加的技术特征：根据本专利技术的实施例，所述基体是铜网、镍网和泡沫镍的至少一种。根据本专利技术的实施例，在步骤(1)中，所述基底层是通过电镀处理在所述基体表面形成的。根据本专利技术的实施例，所述基底层是由铅组成的，所述电镀处理是在20～60℃温度下的镀铅电解液中以10～100mA/cm2的电流密度进行的；其中，所述镀铅电解液含有50～130g/L的氢氟酸、40～110g/L硼酸、50～150g/L氧化铅和0.15～2g/L明胶，且所述镀铅电解液的pH为1～2。根据本专利技术的实施例，所述基底层是由镉组成的，所述电镀处理是在15～40℃温度下的镀镉电解液中以5～20mA/cm2的电流密度进行的；其中，所述镀镉电解液含有20～80g/L硫酸镉、100～200g/L氯化铵、20～60g/L乙二胺四乙酸和硫脲1～3g/L，且所述镀镉电解液的pH为6～7。根据本专利技术的实施例，所述基底层是由铟组成的，所述电镀处理是在15～40℃温度下的镀铟电解液中以5～20mA/cm2的电流密度进行的；其中，所述镀铟电解液含有10～50g/L硫酸铟和5～20g/L硫酸钠。根据本专利技术的实施例，在步骤(2)中，所述碱性锌酸盐溶液中含有至少10g/L的氧化锌、100～550g/L的支持电解质、0.01～10g/L的添加剂；其中，所述支持电解质包括选自氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂中的至少一种；所述添加剂包括无机添加剂和有机添加剂的至少一种，所述无机添加剂包括选自Sn2+、Pb2+、Bi3+、In3+、K2CO3和KF中的至少一种，所述有机添加剂包括选自明胶、硫脲、十二烷基本磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、柠檬酸和四甲基氢氧化铵中的至少一种。根据本专利技术的实施例，在步骤(2)中，所述锌沉积处理是在20～80℃温度下的所述碱性锌酸盐溶液中以5～150mA/cm2的阴极电流密度进行的。根据本专利技术的实施例，所述锌沉积处理的阴极为所述表面形成有所述基底层的所述基体，阳极为镍网或石墨片，且阳极与阴极极距为2～5cm，阴极与阳极极距为3～8cm。在本专利技术的第二方面，本专利技术提出了一种表面电沉积锌的基体。根据本专利技术的实施例，所述表面电沉积锌的基体是通过上述的方法制备的。专利技术人意外地发现，本专利技术实施例的表面电沉积锌的基体，其基底层表面沉积的锌层的致密度好，可作为电池的锌负极，能增加电池充电过程中的析氢电位，从而提高充电过程中锌电沉积效率。本领域技术人员能够理解的是，前面针对在碱性锌酸溶液中电沉积锌的方法所描述的特征和优点，仍适用于该表面电沉积锌的基体，在此不再赘述。本专利技术的方法的有益效果为：(1)采用镀铅、镀镉或镀铟的集流体作为阴极，沉积锌结晶细致，沉积层致密。(2)在碱性锌酸盐溶液中以镀铅、镀镉或镀铟为锌沉积基底，可有效抑制析氢现象，增加锌电沉积效率，降低锌沉积电能消耗。(3)采用复合添加剂沉积锌不产生枝晶、变形等现象，镀液易处理。(4)本专利技术操作简单、易工业化。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术一个实施例的在碱性锌酸溶液中电沉积锌的方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，本
人员会理解，下面实施例旨在用于解释本专利技术，而不应视为对本专利技术的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过市购到的常规产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种在碱性锌酸溶液中电沉积锌的方法。参照图1，对本专利技术的方法进行详细的描述。根据本专利技术的实施例，该方法包括：S100：在基体表面形成基底层，该基底层是由铅、镉和铟中的一种组成。在该步骤中，在基体表面预先形成基底层，再进行后续的锌沉积处理，能够有效地抑制镀锌过程中析氢现象并增加电沉积效率，并能使沉积形成的锌镀层的结构更加致密、表面质量更好。根据本专利技术的实施例，基体的具体材料和形状均不受特别的限制，本领域内任何常用的基体材料和通用形状均可，只要该基体的材料和形状可进行电镀处理即可，本领域技术人员可根据实际情况进行选择。在本专利技术的一些实施例中，该基体可以是铜网、镍网和泡沫镍的至少一种。如此，采用上述材料和形状的基体，可作为电池的阴极直接使用，其导电性能和耐腐蚀性能均好，且表面积更大而可与电解液更充分地接触，从而提高电池的导电效率。根据本专利技术的实施例，该基底层可以是由铅、镉和铟的至少之一形成的。如此，采取上述材料的基底层，能有效地抑制镀锌过程中析氢现象，且增加电沉积效率，降低锌沉积电能消耗，并能在基体的基底层表面形成更加致密的锌镀层，从而利于该基体作为可充电电池阴极的集流体来使用。根据本专利技术的实施例，该基底层是通过电镀处理在基体表面形成的。如此，采用上述电镀处理的方法获得的基底层，其表面的低化学电位能使电解液沉积的锌层的致密性好，并使锌沉积处理的电沉积效率获得提高。在本专利技术的一些实施例中，该基底层是由铅形成的，其电镀处理的镀铅电解液含有50～130g/L的氢氟酸、40～110g/L硼酸、50～150g/L氧化铅和0.15～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在碱性锌酸溶液中电沉积锌的方法，其特征在于，包括：(1)在基体表面形成基底层，所述基底层是由铅、镉和铟中的一种组成；(2)在所述碱性锌酸盐溶液中进行锌沉积处理，以便在所述基底层的表面形成锌层。

【技术特征摘要】
1.一种在碱性锌酸溶液中电沉积锌的方法，其特征在于，包括：(1)在基体表面形成基底层，所述基底层是由铅、镉和铟中的一种组成；(2)在所述碱性锌酸盐溶液中进行锌沉积处理，以便在所述基底层的表面形成锌层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体是铜网、镍网和泡沫镍的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述基底层是通过电镀处理在所述基体表面形成的。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基底层是由铅组成的，所述电镀处理是在20～60℃温度下的镀铅电解液中以10～100mA/cm2的电流密度进行的；其中，所述镀铅电解液含有50～130g/L的氢氟酸、40～110g/L硼酸、50～150g/L氧化铅和0.15～2g/L明胶，且所述镀铅电解液的pH为1～2。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基底层是由镉组成的，所述电镀处理是在15～40℃温度下的镀镉电解液中以5～20mA/cm2的电流密度进行的；其中，所述镀镉电解液含有20～80g/L硫酸镉、100～200g/L氯化铵、20～60g/L乙二胺四乙酸和硫脲1～3g/L，且所述镀镉电解液的pH为6～7。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基底层是由铟组成的，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪云华，崔涛，施学金，和晓才，张战胜，祁云一，袁野，杨孟昌，周燕，
申请(专利权)人：云南冶金集团创能金属燃料电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53