一種機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑及應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑及應用，屬于表面鍍覆技術領域。
【背景技術】
[0002]機械鍍技術是歐美等發達國家在上世紀60年代進入工業應用的一種新型的綠色表面防護工藝，其具有效率高、成本低、能耗小、工藝簡單、環境污染小等特征。近幾年來，隨著環保壓力的增加以及小電鍍廠的關閉，機械鍍技術受到了表面處理行業的青睞。但其在發展過程中也暴露出了一些問題，如鍍層種類單一，尤其是難以滿足相關行業的生產需求。隨著綠色表面工程的發展以及環保壓力的增大，電子、電器、裝飾五金領域對機械鍍銅的發展提供了良好的契機。但文獻檢索表明，表面防護領域對機械鍍銅工藝的研究甚少，于萍曾在“機械鍍銅及銅合金工藝及其耐蝕性研究”(電鍍與精飾，2005，第6期，7?9頁)一文中通過在機械鍍過程中添加銅粉、CuSO4.5H20、硫酸氫鈉、聚乙二醇在鋼鐵制件表面制備了純銅層，但其生產實踐應用情況未見報道。機械鍍銅及銅合金所采用的主要成層材料為銅粉或銅合金粉，與鋅及鋅合金粉相比，金屬銅易氧化，且金屬銅的標準電極電位比鋅要正的多，所以從機理上分析常規的機械鍍鋅沉積促進劑(或者是機械鍍鋅鍍層增厚過程所添加的促進劑)已不再適合于機械鍍銅及銅合金鍍層工藝。機械鍍行業的技術人員采用常規的機械鍍鋅工藝，將鋅粉更換為銅粉或銅合金粉，進行了大量的實驗研究和生產嘗試，最終均以失敗而告終。為此，研究一種適合于機械鍍銅及銅合金的沉積促進劑，在鋼鐵制件表面獲得表面平滑、鍍層完整、色澤均勻的銅及銅合金鍍層成為該領域技術人員亟待解決的技術難題。
【發明內容】
[0003]本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種械鍍銅及銅合金層的沉積促進劑，所述沉積促進劑的成分及其重量百分比為硅藻土 0.5%?1%，葡萄糖酸鈉1%?2%，三乙醇胺0.5%?1%，亞錫鹽35%?45%，磷酸二氫銨1%?3%，0P-10 5%?10%，無機酸1%?1.5%，余量為水。
[0004]所述沉積促進劑配制時為了防止金屬鹽在水中發生水解，可以先向水中添加無機酸，然后添加0P-10，最后添加其它化學原料。
[0005]所述無機酸為硫酸或磷酸。
[0006]所述機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑用于鋼鐵制件表面機械鍍銅及銅合金層，加入量為銅或銅合金粉加入質量的1/3?1/2。
[0007]本發明所述沉積促進劑使用方法為常規方法，具體包括以下步驟:
(O前處理:采用電鍍、熱浸鍍等表面處理技術常用的化學法、電化學法、超聲波法、氧化法等除去鋼鐵制件表面的各類油、脂、蠟等污物，采用電鍍、熱浸鍍等表面處理技術常用的化學酸洗法、機械法等去除鋼鐵制件表面的銹垢、氧化皮等污物，經前處理后鋼鐵制件表面裸露出潔凈的表面； (2)建立基層:采用常規機械鍍鋅方法借助于通用的機械鍍設備在鋼鐵制件表面建立鋅一錫基層；
(3 )鍍銅:建立基層后向鍍筒內添加銅粉或銅合金粉，然后按所添加銅粉或銅合金粉質量的1/3?1/2計算量添加所述的沉積促進劑水溶液，機械鍍設備的鍍筒轉動3?6分鐘(此過程可根據鍍層的厚度要求多次循環添加銅粉或銅合金粉、沉積促進劑水溶液，循環加料的時間間隔為3?6分鐘)；
(4)強化:向機械鍍設備的鍍筒中添加清潔自來水，鍍筒繼續轉動I?2分鐘，然后卸料、工件分離，鋼鐵制件表面獲得一層銅鍍層或銅合金鍍層。
[0008]本發明的有益效果:
(I)采用本發明的沉積促進劑施鍍時銅粉或銅合金粉上粉速度快，可達到每3?5分鐘10微米厚度的沉積速度。
[0009](2)本發明沉積促進劑不含有硫酸銅，利用銅粉或銅合金粉在鋼鐵制件表面獲得的銅層或銅合金層，鍍層色澤均勻，不變色。
【具體實施方式】
[0010]
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護范圍并不限于所述內容。
[0011]實施例1
本實施例所述機械鍍銅及銅合金層的沉積促進劑的成分及其重量百分比為:
娃藻土0.5%
葡萄糖酸鈉1%
三乙醇胺0.5%
氯化亞錫40%
磷酸二氫銨1%
0P-106%
硫酸1%
水50%
以上原料均為工業級化工原料，水為干凈的自來水。
[0012]本實施例所述機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑用于鋼鐵制件表面機械鍍銅及銅合金，待鍍鋼鐵制件為Φ20厚度3 mm的平墊片100 kg，被鍍表面積9.5 m2。按上述原料及其重量百分比配制沉積促進劑水溶液(首先向水中添加硫酸，然后添加0P-10，最后添加其它化工原料)。將經過前處理的鋼鐵制件按常規機械鍍鋅操作方法建立基層，然后向鍍筒中添加807.5 g紫銅粉，隨后向鍍筒內添加配制的沉積促進劑水溶液(添加量為紫銅粉質量的1/3)，鍍筒繼續轉動5分鐘后向鍍筒內添加適量自來水完成鍍層強化，之后卸料、分離，鋼鐵制件表面獲得色澤均勻的紫銅鍍層，橫斷面金相法發現紫銅鍍層厚度約8微米，且鍍層厚度均勻，不變色。
[0013]實施例2
本實施例所述機械鍍銅及銅合金層的沉積促進劑的成分及其重量百分比為: 娃藻土1%
葡萄糖酸鈉2%
三乙醇胺1%
硫酸亞錫45%
磷酸二氫銨3%
OP-1O8%
磷酸1%
水39%
以上原料均為工業級化工原料，水為干凈的自來水。
[0014]本實施例所述機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑用于鋼鐵制件表面機械鍍銅及銅合金，待鍍鋼鐵制件為Φ 16厚度2 mm的平墊片100 kg，被鍍表面積14 Hl2。按上述原料及其重量百分比配制沉積促進劑水溶液(首先向水中添加磷酸，然后添加0P-10，最后添加其它化工原料)。將經過前處理的鋼鐵制件按常規機械鍍鋅操作方法建立基層，然后向鍍筒中添加1190 g紫銅粉，隨后向鍍筒內添加配制的沉積促進劑水溶液(添加量為紫銅粉質量的1/2)，鍍筒繼續轉動5分鐘后向鍍筒內添加適量自來水完成鍍層強化，之后卸料、分離，鋼鐵制件表面獲得色澤均勻的紫銅鍍層，橫斷面金相法發現紫銅鍍層厚度約8微米，且鍍層厚度均勻，不變色。
[0015]實施例3
本實施例所述機械鍍銅及銅合金層的沉積促進劑的成分及其重量百分比為:
娃藻土0.6%
葡萄糖酸鈉1.4%
三乙醇胺0.8%
硫酸亞錫35%
磷酸二氫銨2.4%
0P-105%
硫酸1.5%
水53.3%
以上原料均為工業級化工原料，水為干凈的自來水。
[0016]本實施例所述機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑用于鋼鐵制件表面機械鍍銅及銅合金，待鍍鋼鐵制件為Φ2.5mm長度為50 mm的鐵釘100 kg，被鍍表面積22.5 m2。按上述原料及其重量百分比配制沉積促進劑水溶液(首先向水中添加硫酸，然后添加0P-10，最后添加其它化工原料)。將經過前處理的鋼鐵制件按常規機械鍍鋅操作方法建立基層，然后向鍍筒中添加1912.5 g紫銅粉，隨后向鍍筒內添加配制的沉積促進劑水溶液(添加量為紫銅粉質量的2/5)，鍍筒繼續轉動5分鐘；然后再次向鍍筒內添加1912.5 g紫銅粉，隨后再次向鍍筒內添加配制的沉積促進劑水溶液(添加量為紫銅粉質量的2/5)，鍍筒繼續轉動5分鐘后向鍍筒內添加適量自來水完成鍍層強化，之后卸料、分離，鋼鐵制件表面獲得色澤均勻的紫銅鍍層，橫斷面金相法發現紫銅鍍層厚度約17微米，且鍍層厚度均勻，不變色。
[0017]實施例4
本實施例所述機械鍍銅及銅合金層的沉積促進劑的成分及其重量百分比為: 娃藻土0.8%
葡萄糖酸鈉1.8%
三乙醇胺0.6%
氯化亞錫43%
磷酸二氫銨1.8%
OP-1O10%
磷酸1.2%
水40.8%
以上原料均為工業級化工原料，水為干凈的自來水。
[0018]本實施例所述機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑用于鋼鐵制件表面機械鍍銅及銅合金，待鍍鋼鐵制件為Φ20厚度3 mm的平墊片100 kg，被鍍表面積9.5 m2。按上述原料及其重量百分比配制沉積促進劑水溶液(首先向水中添加磷酸，然后添加0P-10，最后添加其它化工原料)。將經過前處理的鋼鐵制件按常規機械鍍鋅操作方法建立基層，向鍍筒中添加807.5 g黃銅粉，隨后向鍍筒內添加配制的上述所述促進劑水溶液(添加量為黃銅粉質量的1/3)，鍍筒繼續轉動5分鐘；然后再次向鍍筒內添加807.5 g黃銅粉，隨后再次向鍍筒內添加配制的上述促進劑水溶液(添加量為黃銅粉質量的1/3)，鍍筒繼續轉動5分鐘；然后第三次向鍍筒內添加807.5 g黃銅粉，隨后第三次向鍍筒內添加配制的上述促進劑水溶液(添加量為黃銅粉質量的1/2)，鍍筒繼續轉動5分鐘后向鍍筒內添加適量自來水完成鍍層強化，之后卸料、分離，鋼鐵制件表面獲得色澤均勻的黃銅鍍層，橫斷面金相法發現黃銅鍍層厚度約26微米，且鍍層厚度均勻，不變色。
【主權項】
1.一種機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑，其特征在于:所述沉積促進劑的成分及其重量百分比為硅藻土 0.5%?1%，葡萄糖酸鈉1%?2%，三乙醇胺0.5%?1%，亞錫鹽35%?45%，磷酸二氫銨1%?3%，OP-1O 5%?10%，無機酸1%?1.5%，余量為水。2.根據權利要求1所述的機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑，其特征在于:所述無機酸為硫酸或磷酸。3.根據權利要求1或2所述機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑用于鋼鐵制件表面機械鍍銅及銅合金層，其特征在于:使用時沉積促進劑的加入量為銅或銅合金粉加入質量的1/3 ?1/2。
【專利摘要】本發明公開了一種機械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進劑及應用，屬于表面鍍覆技術領域。本發明的沉積促進劑由硅藻土0.5%～1%，葡萄糖酸鈉1%～2%，三乙醇胺0.5%～1%，亞錫鹽35%～45%，磷酸二氫銨1%～3%，OP-10？5%～10%，無機酸1%～1.5%和余量為水組成并按一定添加順序配制。本發明的沉積促進劑應用于機械鍍方法在鋼鐵制品表面形成銅或銅合金鍍層，它使用時的加入量是銅或銅合金粉加入質量的1/3～1/2。在鋼鐵制件的機械鍍技術中采用本發明沉積促進劑可實現銅或銅合金粉在鋼鐵制件表面的快速沉積，獲得表面平滑、色澤均勻的銅及銅合金鍍層。
【IPC分類】C23C24/00
【公開號】CN105112904
【申請號】CN201510570697
【發明人】王勝民, 李繼鋒, 趙曉軍, 譚蓉, 王玉光, 申國成
【申請人】昆明理工大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月10日