本發(fā)明涉及一種機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程沉積銅用添加劑，屬于鋼鐵制件表面鍍覆技術(shù)領(lǐng)域，用于小五金類鋼鐵制件表面的鋅-銅復(fù)合鍍敷處理。
背景技術(shù)：
隨著制造業(yè)對(duì)表面鍍敷層質(zhì)量要求的不斷提高，單一的機(jī)械鍍鋅層難以滿足小五金行業(yè)的需求；這為復(fù)合機(jī)械鍍工藝的開(kāi)發(fā)提供了良好契機(jī)。鋅覆蓋層可以為鋼鐵基體提供優(yōu)良的耐腐蝕性能，銅及銅合金覆蓋層可以為鋼鐵基體提供多彩靚麗的裝飾效果，那么鋅-銅復(fù)合鍍敷層則可以為鋼鐵基體提供耐蝕+裝飾的雙重功能。電鍍鋅-銅合金技術(shù)早已成熟應(yīng)用多年，但仍存在鍍層厚度控制困難、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。機(jī)械鍍鋅工藝也早已成熟應(yīng)用于建筑、交通、機(jī)械制造等眾多領(lǐng)域，但實(shí)踐證明機(jī)械鍍鋅的工藝機(jī)理、添加劑并不能嫁接到其它金屬的機(jī)械鍍，也不適合用于多金屬的復(fù)合機(jī)械鍍。
文獻(xiàn)檢索表明，于萍曾在“機(jī)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(yè)）一文中通過(guò)在機(jī)械鍍過(guò)程中添加銅粉、CuSO4·5H2O、硫酸氫鈉、聚乙二醇在鋼鐵制件表面制備了純銅層；其屬于鋼鐵基體上直接鍍銅，且其生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用情況未見(jiàn)報(bào)道。
發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)?015105706970）提出了一種機(jī)械鍍銅及銅合金鍍層用沉積促進(jìn)劑，發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)?015105710181）提出了一種機(jī)械鍍銅及銅合金工藝，發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)?015105710410）提出了一種機(jī)械鍍銅及銅合金用促進(jìn)劑及其使用方法，它們屬于在鋼鐵基體表面直接鍍銅，或在基體表面的鋅-錫過(guò)渡層（也稱為底層，厚度較薄，約1～3微米）表面鍍銅，但不能在一定厚度的機(jī)械鍍鋅層表面鍍銅。它們的共性就是促進(jìn)劑中均含有三乙醇胺和銨鹽，三乙醇胺與基體鋼之間不發(fā)生反應(yīng)，對(duì)銅、鋁、鋅及其合金表面具有腐蝕作用，可以保證鋼基體表面鍍銅層的結(jié)合強(qiáng)度，也可以保證鍍層中銅粉顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度；但當(dāng)在一定厚度的鋅層表面鍍銅時(shí)，因?yàn)槿掖及吠瑫r(shí)對(duì)鋅、銅表面發(fā)生作用，則難以在鋅層表面形成牢固的銅層，另外三乙醇胺具有一定的毒性，不具有環(huán)境友好型。
機(jī)械鍍鋅技術(shù)領(lǐng)域的工程師們采用常規(guī)的機(jī)械鍍鋅工藝，首先在基體表面制備所要求厚度的鋅層，然后將鋅粉更換為銅粉或銅合金粉，通過(guò)向傳統(tǒng)的機(jī)械鍍鋅促進(jìn)劑或添加劑中加入硫酸銅或其它銅鹽的方法在鋅層表面鍍敷銅層，但嘗試均以失敗而告終。這是因?yàn)殂~或銅合金的電位比鋅的電位要正的多，二價(jià)銅離子迅速在金屬鋅表面發(fā)生還原沉積，導(dǎo)致鋅層表面生成疏松的銅，阻止了后續(xù)銅離子、銅或銅合金粉在鋅層表面的連續(xù)吸附沉積。所以，研究一種適合于鋅-銅復(fù)合機(jī)械鍍的添加劑成為該技術(shù)領(lǐng)域人員亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程沉積銅用添加劑，由以下質(zhì)量百分比的組分組成：硫酸銅2%～3%，抗壞血酸0.6%～1%，鈉基膨潤(rùn)土1%～2%，硫酸亞錫15%～18%，OP-10 1%～2%，硫酸3%～5%，聚乙二醇600 2%～4%，余量為水。
所述添加劑的使用量（單位：毫升mL）為待鍍鋼鐵制件表面積（單位：毫升m2）的30～40倍。
所述硫酸為濃硫酸。
所述添加劑用于鋼鐵制件表面的鋅-銅復(fù)合機(jī)械鍍層制備，使用時(shí)將鋼鐵制件除油除銹處理后，首先采用傳統(tǒng)的機(jī)械鍍鋅方法，在鋼鐵制件表面鍍敷所要求厚度的鋅層，然后在鋅層表面鍍銅，施鍍工藝流程為：機(jī)械鍍鋅 → 加入銅粉 → 加入添加劑 → 漂洗 → 卸料 → 烘干，其中加入銅粉后待鍍筒內(nèi)銅粉混合均勻時(shí)及時(shí)加入添加劑，每次加入銅粉和添加劑后可獲得一定厚度的銅層，銅粉和添加劑可循環(huán)加入，則沉積銅層厚度不斷增加，具體包括以下步驟：
（1）機(jī)械鍍鋅：采用傳統(tǒng)的機(jī)械鍍鋅工藝方法在鋼鐵制件表面獲得所要求厚度的鍍鋅層；
（2）加入銅粉：向機(jī)械鍍?cè)O(shè)備的鍍筒內(nèi)添加銅粉，添加的銅粉可以為球狀銅粉或片狀銅粉，根據(jù)鍍銅層厚度的要求，可選擇循環(huán)多次加入銅粉；
（3）加入添加劑：待機(jī)械鍍?cè)O(shè)備的鍍筒內(nèi)銅粉混合均勻時(shí)及時(shí)添加計(jì)算量的添加劑，當(dāng)循環(huán)多次加入銅粉時(shí)則要求每次加入銅粉后及時(shí)加入添加劑；
（4）漂洗：最后一次加入添加劑后3～5分鐘，向機(jī)械鍍?cè)O(shè)備的鍍筒內(nèi)添加足量的自來(lái)水；
（5）卸料：漂洗1～2分鐘后將鍍筒內(nèi)的物料傾倒出，并進(jìn)行分離；
（6）烘干：將鋅-銅復(fù)合機(jī)械鍍零件在不高于180℃干燥，也可采用熱風(fēng)干燥，干燥時(shí)間以將鍍件表面的水分完全干燥、鍍銅層外觀不變色。
本發(fā)明的有益效果：
（1）本發(fā)明的添加劑使用方便，添加劑為水溶液狀態(tài)，可以提前配制好存放備用，本發(fā)明添加劑使用時(shí)的加入量只與基體的待鍍表面積有關(guān)，可據(jù)待鍍表面積計(jì)算后直接稱量使用，不需要進(jìn)一步擴(kuò)配和復(fù)配，本發(fā)明添加劑的組成中不含有毒有害或劇毒物質(zhì)，其組成物均為常用化工原料，配制方便，使用安全。
（2）采用本發(fā)明的添加劑，可實(shí)現(xiàn)鋼鐵制件的耐蝕+裝飾雙重效果，本發(fā)明的機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程沉積銅用添加劑用于鋼鐵制件表面的鋅-銅復(fù)合機(jī)械鍍，使用時(shí)首先采用傳統(tǒng)的機(jī)械鍍鋅方法在鋼鐵制件表面鍍敷預(yù)定厚度的鋅層，然后在鋅層的表面沉積所要求厚度的銅層；其中的鋅層可提供犧牲陽(yáng)極保護(hù)作用，銅層可提供裝飾功能，且根據(jù)所添加銅粉的成分和顏色不同，可以獲得青金、紅金、青紅金、古銅等多種銅層外觀，容易實(shí)現(xiàn)鋼鐵制件的耐蝕+裝飾雙重效果。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
實(shí)施例1
本實(shí)施例所述機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程沉積銅用添加劑的質(zhì)量百分比組成：
硫酸銅 2%
抗壞血酸 0.6%
鈉基膨潤(rùn)土 1%
硫酸亞錫 15%
OP-10 1%
硫酸 3%
聚乙二醇600 4%
水 余量
以上原料均為工業(yè)級(jí)化工原料，水為干凈的自來(lái)水。
本實(shí)施例所述的添加劑用于機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程銅層的沉積，包括以下步驟：待鍍鋼鐵制件為Ф3.1×50的鋼釘100kg，被鍍表面積18㎡，將鋼鐵制件除油除銹處理后，采用傳統(tǒng)的機(jī)械鍍鋅工藝首先在鋼釘表面鍍鋅20微米，然后向鍍筒內(nèi)添加800目（粒徑8～12微米）的片狀黃金色銅粉200g，隨后向鍍筒內(nèi)添加配制的添加劑720毫升，鍍筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)3分鐘后向鍍筒內(nèi)繼續(xù)加入相同規(guī)格的銅粉200g 和添加劑720毫升，鍍筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)5分鐘后加入適量自來(lái)水完成漂洗，之后卸料，鋼釘在120℃+30分鐘烘干后表面獲得顏色均勻、色澤靚麗的黃金色銅層，橫斷面金相法發(fā)現(xiàn)鋼釘表面鍍層中鋅層厚度約21微米，銅層厚度約8微米，且鍍層厚度均勻。
實(shí)施例2
本實(shí)施例所述機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程沉積銅用添加劑的質(zhì)量百分比組成：
硫酸銅 3%
抗壞血酸 1%
鈉基膨潤(rùn)土 2%
硫酸亞錫 18%
OP-10 2%
硫酸 5%
聚乙二醇600 2%
水 余量
以上原料均為工業(yè)級(jí)化工原料，水為干凈的自來(lái)水。
本實(shí)施例所述的添加劑用于機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程銅層的沉積，包括以下步驟：待鍍鋼鐵制件為材質(zhì)Ｑ235A的M10×２平墊片100kg，被鍍表面積14㎡，將鋼鐵制件除油除銹處理后，采用傳統(tǒng)的機(jī)械鍍鋅工藝首先在墊片表面鍍鋅30微米，然后向鍍筒內(nèi)添加1000目（粒徑8～10微米）的片狀青金色銅粉125g，隨后向鍍筒內(nèi)添加配制的添加劑420毫升，鍍筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)5分鐘后加入適量自來(lái)水完成漂洗，之后卸料，墊片在180℃+40分鐘烘干后表面獲得顏色均勻、色澤靚麗的青金色銅層，橫斷面金相法發(fā)現(xiàn)墊片表面鍍層中鋅層厚度約28微米，銅層厚度約4微米，且鍍層厚度均勻。
實(shí)施例3
本實(shí)施例所述機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程沉積銅用添加劑的質(zhì)量百分比組成：
硫酸銅 2.5%
抗壞血酸 0.8%
鈉基膨潤(rùn)土 1.5%
硫酸亞錫 16%
OP-10 1.5%
硫酸 4%
聚乙二醇600 3%
水 余量
以上原料均為工業(yè)級(jí)化工原料，水為干凈的自來(lái)水。
本實(shí)施例所述的添加劑用于機(jī)械鍍鋅-銅過(guò)程銅層的沉積，包括以下步驟：待鍍鋼鐵制件為Ф3.0的鉆尾螺釘100kg，被鍍表面積18㎡，將鋼鐵制件除油除銹處理后，采用傳統(tǒng)的機(jī)械鍍鋅工藝首先在螺釘表面鍍鋅15微米，然后向鍍筒內(nèi)添加1200目（粒徑6～8微米）的球狀紅金色銅粉375 g，隨后向鍍筒內(nèi)添加配制的添加劑630毫升，鍍筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)3分鐘后向鍍筒內(nèi)繼續(xù)加入相同規(guī)格的銅粉375g 和添加劑630毫升，鍍筒繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)5分鐘后加入適量自來(lái)水完成漂洗，之后卸料，螺釘在熱風(fēng)烘干后表面獲得顏色均勻、色澤靚麗的紅金色銅層，橫斷面金相法發(fā)現(xiàn)墊片表面鍍層中鋅層厚度約13微米，銅層厚度約7微米，且鍍層厚度均勻。