一種環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液及其電鍍銅鋅合金工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金體系中電鍍銅鋅合金溶液及其鍍銅鋅合金方法，涉及金屬材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電鍍合金法是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中比較常見的電鍍方法，操作相對(duì)于其他方法比較簡(jiǎn)單，它是利用電化學(xué)的方式使兩種或者兩種以上的金屬通過電鍍實(shí)驗(yàn)到金屬表面從而在金屬表面形成致密的金屬層的過程。
[0003]電鍍銅鋅合金主要分為有氰電鍍和無(wú)氰電鍍兩大類別，有氰電鍍又可以根據(jù)電鍍液當(dāng)中的氰化物含量分為微氰、低氰、中氰和高氰幾個(gè)類型。由于在含氰化物的電鍍?nèi)芤褐星桦x子對(duì)銅離子有比較強(qiáng)的絡(luò)合能力，所以通過電鍍實(shí)驗(yàn)所得到的鍍層具有結(jié)晶致密的特點(diǎn)、電鍍實(shí)驗(yàn)中所使用的鍍液呈堿性、具有去油的功效，并且效果十分明顯，所以含氰化物的電鍍體系可以得到符合工業(yè)生產(chǎn)的鍍層。因此，在我國(guó)的早期裝飾領(lǐng)域中得到比較廣泛的應(yīng)用，但是氰化物是劇毒物質(zhì)，不利于環(huán)境的保護(hù)和人體的健康。近年來(lái)開發(fā)了很多類型的無(wú)氰電鍍體系。但還是達(dá)到不了含氰化物仿金電鍍工藝鍍液的性能和鍍層的質(zhì)量，仍存在著許多亟待解決的問題，例如:電鍍得到的鍍層的色澤不容易控制、電鍍實(shí)驗(yàn)中的電流密度窄、進(jìn)行電鍍所需要的時(shí)間短、鍍層的光澤受輔助絡(luò)合劑和添加劑的影響等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)電鍍銅鋅合金體系的技術(shù)不足，提供一種不含氰化物的環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液。電鍍液體系穩(wěn)定性高，加工工藝簡(jiǎn)單且加工成本低。使用該電鍍液制造的銅鋅合金鍍層與金屬材料基體的結(jié)合力良好，銅鋅合金鍍層表面平整、結(jié)晶細(xì)致光殼。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]首先，本發(fā)明環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液主要包括以下組分:銅鹽、鋅氧化物、強(qiáng)堿、甘露醇類絡(luò)合物、稀土鹽，其中銅鹽為五水硫酸銅、無(wú)水硫酸銅、氯化銅、硝酸銅中的一種，鋅氧化物為氧化鋅、次氧化鋅、一氧化鋅中的一種，強(qiáng)堿為氫氧化鉀、氫氧化鈉中的一種。
[0007]上述原料的用量為，每升電鍍液分別包含:0.05?0.5mol/L銅鹽、0.05?0.5mol/L梓氧化物、1.0?5.0mol/L強(qiáng)喊、0.05?0.5mol/L甘露醇類絡(luò)合物、O?100.0mmol/L 稀土鹽。
[0008]上述原料的最佳用量為，每升電鍍液分別包含:0.08?0.3mol/L銅鹽、0.08?
0.3mol/L鋅氧化物、2.0?4.0mol/L強(qiáng)堿、0.1?0.4mol/L甘露醇類絡(luò)合物、O?50.0mmol/L稀土鹽。
[0009]所述的甘露醇類絡(luò)合物為D-甘露醇、雙丙酮-D-甘露醇、I, 2，5，6-氧-異丙叉基-A -D-甘露醇、I，3: 4，6- 二 -O-芐烯-D-甘露醇、I，2: 5，6- 二 -O-環(huán)亞己基-D-甘露醇、2，5-脫水-1-0-三苯甲基-D-甘露醇、1-脫氧-1-硝基-D-甘露醇、I, 5-脫水-D-甘露醇、3，4鄰異丙二烯-D-甘露醇、1，3:2，5:4，6-三-O-亞甲基-D-甘露糖醇、(4R, 5S, 6S, 7R)-5, 6- 二羥基-1，3- 二氧雜環(huán)庚烷_4，7- 二甲醇、雙丙酮-D-甘露糖醇、2，5-脫水-D-甘露醇、1，2，5，6-氧-異亞丙基-A-D-甘露醇中的一種
[0010]所述的稀土鹽為硝酸稀土鹽(硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸鋯、硝酸鈰、硝酸鑭、硝酸鈰銨)、氯化稀土鹽(氯化鈰、氯化釹、氯化鑭)、硫酸稀土鹽(硫酸鑭、硫酸鈰銨、硫酸鈰、硫酸釹)中的一種或任意比例的幾種的混合物。
[0011]本發(fā)明還提供一種利用上述環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液在金屬材料基體表面進(jìn)行電鍍銅鋅合金的生產(chǎn)工藝。該生產(chǎn)工藝是在現(xiàn)有電鍍銅鋅合金生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上，結(jié)合本發(fā)明的環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液，具體對(duì)生產(chǎn)工藝中一些參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化處理，從而得到的電鍍體系穩(wěn)定，同時(shí)電鍍加工工藝簡(jiǎn)單且加工成本低。使用該電鍍液制造的鍍銅鋅層與金屬材料基體的結(jié)合力良好，銅鋅合金鍍層表面平整、結(jié)晶細(xì)致光亮。
[0012]本發(fā)明的環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金生產(chǎn)工藝，其流程依次是電鍍液的配制、鍍件預(yù)處理、鍍件電鍍、鍍件后處理。本發(fā)明可實(shí)施的鍍件是金屬材料類鍍件。其具體操作過程如下所示:
[0013]步驟(I)電鍍液的配制
[0014]按照本發(fā)明提供的環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液配方進(jìn)行配制，具體配制過程如下。由于鋅氧化物難溶于水，但是溶于強(qiáng)酸或者強(qiáng)堿，所以先稱量強(qiáng)堿。先將強(qiáng)堿在少量去離子水溶解，再加入鋅氧化物溶解完全，最后加入甘露醇類絡(luò)合物溶解完全，該溶液稱為溶液A ;再將銅鹽用少量的去離子水溶解，該溶液稱為溶液B ;最后將溶液B倒入溶液A中，一邊慢慢倒入，一邊攪拌，該溶液稱為溶液C。根據(jù)電鍍需要在溶液C中加入稀土鹽。最后整個(gè)混合溶液定容成為所需濃度的電鍍液。
[0015]步驟(2)鍍件預(yù)處理
[0016]鍍件平整可用400目、600目、1000目砂紙依次打磨除銹。之后用稀酸溶液中酸洗、自來(lái)水沖洗、乙醇清洗去除表面有機(jī)物、去離子水清洗待用。
[0017]步驟(3)鍍件電鍍
[0018]將鍍件放入電鍍槽中，鍍件與陽(yáng)極的極間距為2.0?5.0cm，恒溫30?50°C，直流恒壓0.8?2.0V。根據(jù)所需鍍層厚度決定電鍍時(shí)間為1min?3.0h。陽(yáng)極采用H62型黃銅板。
[0019]步驟(4)鍍件后處理
[0020]電鍍結(jié)束后用溫水、常溫自來(lái)水清洗鍍件，最后烘干，即得到表面電鍍銅鋅合金完畢的金屬材料鍍件。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0022]1.本發(fā)明的無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液不含氰化物等對(duì)環(huán)境和人體有重大危害的成分，減少了環(huán)境污染，屬于環(huán)保型鍍液。
[0023]2.本發(fā)明的電鍍銅鋅合金溶液，實(shí)際操作時(shí)，可根據(jù)具體金屬材料用途調(diào)節(jié)銅、鋅物質(zhì)的用量。
[0024]3.本發(fā)明的電鍍銅鋅合金體系穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，加工成本低廉。
[0025]4.本發(fā)明制造的銅鋅合金鍍層與基體的結(jié)合力良好，鍍層表面平整無(wú)枝晶生長(zhǎng)，結(jié)晶細(xì)致光殼。
[0026]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于以下具體實(shí)施方案。
[0028]實(shí)施例一:
[0029]本實(shí)施例中，金屬材料基體為招片(3cmX7cmX2mm)。
[0030]本發(fā)明的環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金生產(chǎn)工藝，其流程依次是電鍍液的配制、鋁片預(yù)處理、鋁片電鍍、鋁片后處理。其具體操作過程如下所示:
[0031]步驟⑴電鍍液的配制
[0032]按照本發(fā)明提供的環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液配方進(jìn)行配制，具體配制過程如下。由于一氧化鋅難溶于水，但是溶于氫氧化鉀，所以先稱量氫氧化鉀。先將氫氧化鉀在少量去離子水溶解，再加入一氧化鋅溶解完全，最后加入D-甘露醇溶解完全，該溶液稱為溶液A ;再將五水硫酸銅用少量的去離子水溶解，該溶液稱為溶液B ;最后將溶液B倒入溶液A中，一邊慢慢倒入，一邊攪拌，該溶液稱為溶液C。在溶液C中加入硝酸鎳。最后整個(gè)混合溶液定容，電鍍液組成為0.05mol/L五水硫酸銅、0.5mol/L 一氧化鋅、1.0mol/L氫氧化鉀、
0.05mol/LD-甘露醇、100.0mmol/L 硝酸鎳。
[0033]步驟(2)鋁片預(yù)處理
[0034]鋁片平整可用400目、600目、1000目砂紙依次打磨除銹。之后用稀酸溶液中酸洗、自來(lái)水沖洗、乙醇清洗去除表面有機(jī)物、去離子水清洗待用。
[0035]步驟(3)鋁片電鍍
[0036]將鋁片放入電鍍槽中，鋁片與陽(yáng)極的極間距為3.0cm，恒溫50°C，直流恒壓2.0V。根據(jù)所需鍍層厚度決定電鍍時(shí)間為lOmin。陽(yáng)極采用H62型黃銅板。
[0037]步驟(4)鋁片后處理
[0038]電鍍結(jié)束后用溫水、常溫自來(lái)水清洗鋁片，最后烘干，即得到表面電鍍銅鋅合金完畢的鋁片。
[0039]采用本發(fā)明制造的銅鋅合金層與鋁片基體的結(jié)合力良好，鍍層表面平整無(wú)枝晶生長(zhǎng)，結(jié)晶細(xì)致光亮，銅鋅合金層呈現(xiàn)明亮的淺黃色外觀。銅鋅合金層中銅含量為43%，鋅含量為55%，其它含量為2%。
[0040]實(shí)施例二:
[0041 ] 本實(shí)施例中，金屬材料基體為Ni 102鎳基焊絲(7cm長(zhǎng))。
[0042]本發(fā)明的環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金生產(chǎn)工藝，其流程依次是電鍍液的配制、Ni 102鎳基焊絲預(yù)處理、Nil02鎳基焊絲電鍍、Nil02鎳基焊絲后處理。其具體操作過程如下所示:
[0043]步驟(I)電鍍液的配制
[0044]按照本發(fā)明提供的環(huán)保型無(wú)氰電鍍銅鋅合金溶液配方進(jìn)行配制，具體配制過程如下。由于氧化鋅難溶于水，但是溶于氫氧化鈉，所以先稱量氫氧化鈉。先將氫氧化鈉在少量去離子水溶解，再加入氧化鋅溶解完全，最后加入雙丙酮-D-甘露糖醇溶解完全，該溶液稱為溶液A ;再將無(wú)水硫酸銅用少量的去離子水溶解，該溶液稱為溶液B ;最后將溶液B倒入溶液A中，一邊慢慢倒入，一邊攪拌，該溶液稱為溶液C。根據(jù)電鍍需要在溶液C中加入硫酸鋪。最后整個(gè)混合溶液定容，電鍍液組成為0.08mol/L無(wú)水硫酸銅、0.08mol/L氧化鋅、2.0moI/L氫氧化鈉、0.lmol/L雙丙酮-D-甘露糖醇、10.0mmoI/L硫酸鈰。
[0045]步驟(2) Ni 1