超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電鍍液，具體涉及一種對鋼鐵件進(jìn)行無氰電鍍錫青銅時做打底用的超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅錫合金俗稱錫青銅，電鍍錫青銅鍍層廣泛用于輕工、儀表、機(jī)械、通訊、家用電器、手工業(yè)等工業(yè)部門，是我國應(yīng)用最廣、生產(chǎn)規(guī)模最大的一個合金鍍種。
[0003]長期以來，電鍍錫青銅鍍液一般采用氰化物和氫氧化物作絡(luò)合劑，銅以一價形式與氰化物絡(luò)合成銅氰絡(luò)合物，錫以四價形式與氫氧化鈉絡(luò)合，故鍍液穩(wěn)定，分散性能好，維護(hù)操作方便，錫青銅鍍層均勻細(xì)致，成份和色澤容易控制。但鍍液中含有較高含量的劇毒氰化物，同時電鍍中產(chǎn)生劇毒氣體，對人體傷害嚴(yán)重，也嚴(yán)重污染環(huán)境，而且廢水處理要求嚴(yán)格，受環(huán)保部門嚴(yán)格監(jiān)督，故其應(yīng)用受到一定限制。
[0004]目前，在鋼鐵零件表面電鍍錫青銅，簽于環(huán)保限制要求采用無氰電鍍。但無氰電鍍錫青銅最大問題是鍍層與基體之間結(jié)合不牢，因為鐵(Fe)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位Φ° (Fe3VFe)為-0.44V，而銅(Cu)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位Φ ° (Cu3+/Cu)為+0.34V，兩者相差很大，因此當(dāng)鋼鐵件進(jìn)入焦磷酸鹽體系或硫酸鹽體系鍍液中時，銅在鋼鐵件表面發(fā)生置換反應(yīng)，而置換的銅粉是疏松的，在疏松的置換銅上進(jìn)行電沉積所得的鍍層與基體結(jié)合力不牢。目前有先在鋼鐵件上鍍鎳打底然后鍍錫青銅的技術(shù)，但是用鎳打底存在打底成功率低、返修不易的問題，一旦需要返修，基體上的鎳不易褪去而造成無法返修。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠使電鍍時錫青銅鍍層與鋼鐵基體粘結(jié)牢固的打底用超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]一種超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液，組分包括:焦磷酸銅1.5?2.5g/L、焦磷酸鉀200?250g/L、三乙醇胺5?10g/L ；
[0008]所述的超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液用去離子水配制。
[0009]作為優(yōu)選地，所述超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液的組分包括:焦磷酸銅1.8?2.2g/L、焦磷酸鉀210?240g/L、三乙醇胺6?9g/L。
[0010]所述超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液的電鍍工作條件為:在溫度為15?45°C、陰極電流密度為I?4A/dm2、電鍍時間為I?3分鐘。
[0011]一種超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液的制備方法，包括如下步驟:
[0012]I)將焦磷酸鉀加入水中，攪拌溶解；
[0013]2)在步驟I)中的溶液中加入焦磷酸銅、三乙醇胺，攪拌，定容。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液用于對待鍍鋼鐵件進(jìn)行預(yù)鍍銅打底處理，防止正式電鍍時鋼鐵件進(jìn)入焦磷酸鹽體系電鍍液中產(chǎn)生銅置換，提高鍍層與鋼鐵基體的結(jié)合力，使得錫青銅鍍層與鋼鐵基體粘結(jié)強(qiáng)度好，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鍍層與基體結(jié)合不牢的問題；也解決了現(xiàn)有技術(shù)中用鎳打底存在的打底成功率低、返修不易的問題。在正式電鍍前用該超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液預(yù)先對鋼鐵件進(jìn)行打底處理，使得正式電鍍時能夠達(dá)到較高電流，鋼鐵件的內(nèi)表面、棱角、凹面孔等部位都能均勻鍍上錫青銅，電鍍效果優(yōu)良，鍍層厚度可以達(dá)到10-15um，鍍層均勻、致密、外觀良好。
【具體實施方式】
[0015]實施例1配制超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液
[0016]配制鋼鐵件預(yù)鍍銅處理用的電鍍液一超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液，其配方為:焦磷酸銅(Cu2P2O7,工業(yè)純):(1.5?2.5) g/L ;焦磷酸鉀(K4P2O7,工業(yè)純):(200?250) g/L ;三乙醇胺(工業(yè)純):(5?10) g/L ο
[0017]配制方法如下:
[0018]I)將焦磷酸鉀加入少量去離子水中，邊加邊攪拌以充分溶解；
[0019]2)在步驟I)的溶液中加入焦磷酸銅、三乙醇胺，攪拌均勻后加入去離子水至規(guī)定濃度。
[0020]實施例2配制無氰電鍍錫青銅電鍍液
[0021]配制預(yù)處理之后無氰電鍍錫青銅用的電鍍液，電鍍液配方為:
[0022]Cu2+ (來源于焦磷酸銅Cu2P2O7,工業(yè)純):(12?17) g/L ；
[0023]焦磷酸鉀(K4P2O7,工業(yè)純):(240?280) g/L ；
[0024]Sn2+ (來源于焦磷酸亞錫Sn2P2O7,工業(yè)純):(1.5?2.5) g/L ；
[0025]磷酸氫二鈉(Na2HPO4,工業(yè)純)或者磷酸氫二鉀(K2HPO4,工業(yè)純):(30?50) g/L ；
[0026]檸檬酸納(Na3C6H5O7,工業(yè)純):(5?10) g/L ；
[0027]氨三乙酸(工業(yè)純):(30?40) g/L ；
[0028]配制按照如下步驟操作:
[0029]I)將計算量的焦磷酸鉀和一半量的磷酸氫二鈉或者磷酸氫二鉀溶于30?35°C的熱水中；
[0030]2)在攪拌下將焦磷酸銅溶于步驟I)的溶液中；
[0031]3)將氨三乙酸加入適量水中，一邊攪拌一邊慢慢加入氫氧化鈉直至氨三乙酸全部溶解(其間可測PH值來緩慢加入氫氧化鈉，pH值約為7.0時氨三乙酸全部溶解)，將溶液加入步驟2)的混合液中，然后在混合液中加入另一半量的磷酸氫二鈉或者磷酸氫二鉀；
[0032]4)用焦磷酸鉀或氫氧化鈉或者氫氧化鉀或者氨三乙酸調(diào)整溶液的pH值至8.3?8.8，并過濾鍍液；
[0033]5)將步驟4)所得鍍液在小電流0.1?0.2A，25?35°C條件下，以純銅板為陽極，以廢鋼板為陰極，形成電解池電解處理3-4小時，可以有效地去除鍍液中的雜質(zhì)；電解3-4小時后在一邊保持電解一邊攪拌鍍液的情況下加入焦磷酸亞錫使其溶解，繼續(xù)電解3-4小時，可以有效避免四價錫的生成，保證電鍍液的效果；
[0034]6)分析調(diào)整試鍍。
[0035]實施例3鋼鐵件無氰電鍍錫青銅
[0036]選取試樣:取10#鋼薄片作試片1，規(guī)格為120mm(長)X60mm(寬)X3?5mm(厚)，兩平面磨削加工，粗糙度Ra ( 0.Sum。
[0037]一、對試片I進(jìn)行無氰電鍍錫青銅，按照如下步驟操作:
[0038]1、對試片I進(jìn)行除油、清洗干凈，按照如下步驟操作:
[0039]a、采用汽油等有機(jī)溶劑擦洗試片I全表面油污后晾干。
[0040]b、試片I采用專用金屬除油粉水溶液浸泡3分鐘后擦拭除油，流動自來水清洗。[0041 ]c、將試片I浸入8 %的鹽酸水溶液中，酸洗5分鐘，流動自來水清洗。
[0042]d、將試片I浸入5 %的硫酸水溶液中，活化處理5分鐘，流動自來水清洗。
[0043]2、預(yù)鍍銅處理:將清洗干凈的試片I插入超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液中作為陰極，以純銅板作為陽極，對陰極進(jìn)行電鍍:
[0044]①、配制超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液，其組分為:
[0045]焦磷酸銅(Cu2P2O7):1.5g/L ；
[0046]焦磷酸鉀(K4P2O7):200g/L ；
[0047]三乙醇胺:5g/L。
[0048]以上藥品均為市售工業(yè)級藥品。
[0049]②、用上述超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液對試片I預(yù)鍍銅處理，電鍍工作條件為:
[0050]1、鍍液工作溫度:18°C ;
[0051 ]I1、陽極面積:陰極面積~ 2:1 ;
[0052]II1、陰極電流密度:4A/dm2;
[0053]IV、試片I陰極電流:6A ；
[0054]V、預(yù)鍍銅打底時間:3分鐘；
[0055]V1、電鍍電源:50A/12V可控硅整流器。
[0056]3、將試片I從預(yù)鍍銅槽中取出流動自來水清洗I?2次。
[0057]4、將清洗后的試片I插入無氰電鍍錫青銅電鍍液中作為陰極，以純銅板作為陽極，對陰極進(jìn)行電鍍:
[0058]①、配制焦磷酸鹽無氰電鍍錫青銅電鍍液，其組分為:
[0059]銅離子(Cu2+):13g/L； 焦磷酸鉀(K4P2O7):245g/L ；
[0060]錫離子(Sn2+):1.7g/L; 磷酸氫二鈉(Na2HPO4):35g/L ；
[0061]檸檬酸三鈉(Na3C6H5O7):6g/L ;氨三乙酸:32g/L ；
[0062]其中銅離子(Cu2+)由焦磷酸銅(Cu2P2O7)水解提供，錫離子(Sn2+)由焦磷酸亞錫(Sn2P2O7)水解提供。以上藥品均為市售工業(yè)級藥品。
[0063]②、用上述焦磷酸鹽無氰電鍍錫青銅電鍍液對試片I進(jìn)行電鍍，操作條件為:
[0064]1、鍍液 pH 值:8.4;
[0065]I1、鍍液工作溫度:25°C ;
[0066]II1、陽極面積:陰極面積~ 2:1 ;
[0067]IV、陰極電流密度:0.8A/dm2；
[0068]V、試片I陰極電流:1.2A ;
[0069]V1、試片I電鍍錫青銅時間:90分鐘；
[0070]訓(xùn)、電鍍電源:50A/12V三段計時可控硅整流器。
[0071]電鍍完后將試片I從電鍍錫青銅槽中取出，流動自來水清洗干凈后晾干。二、電鍍效果驗證
[0072]試片I采用本發(fā)明方法電鍍錫青銅電鍍后鍍層的效果驗證:
[0073]①、試片I兩平面錫青銅鍍層均勻、致密，顏色為金黃色。
[0074]②、試片I 一平面錫青銅鍍層厚度為0.0105mm，另一平面錫青銅鍍層厚度為0.0llmm0
[0075]③、對試片I兩平面錫青銅鍍層采用GB5270-2005標(biāo)準(zhǔn)劃格粘拉檢測，未見錫青銅鍍層脫落，表明鍍層與基體間結(jié)合力良好。
[0076]④、對試片I兩平面錫青銅鍍層采用GB5270-2005標(biāo)準(zhǔn)彎斷檢測，未見試片I外彎平面錫青銅鍍層開裂或脫落，表明鍍層與基體間結(jié)合力優(yōu)異。
[0077]實施例4鋼鐵件無氰電鍍錫青銅
[0078]一、仍以實施例3中的試片I為試樣，按照如下步驟操作對試片I進(jìn)行無氰電鍍錫青銅:
[0079]1、對試片I進(jìn)行除油、清洗干凈，清洗方法與實施例3中清洗方法相同。
[0080]2、預(yù)鍍銅處理:將清洗干凈的試片I插入超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液中作為陰極，以純銅板作為陽極，對陰極進(jìn)行電鍍:
[0081]①、配制超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液，其組分為:
[0082]焦磷酸銅(Cu2P2O7):2g/L ；
[0083]焦磷酸鉀(K4P2O7):215g/L ；
[0084]三乙醇胺:7.5g/L。
[0085]以上藥品均為市售工業(yè)級藥品。
[0086]②、用上述超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液對試片I預(yù)鍍銅處理，電鍍工作條件為:
[0087]1、鍍液工作溫度:18°C ;
[0088]I1、陽極面積:陰極面積~ 2:1 ;
[0089]II1、陰極電流密度:3A/dm2;
[0090]IV、試片I陰極電流:4.5A ;
[0091]V、預(yù)鍍銅打底時間:2分鐘；
[0092]V1、電鍍電源:50A/12