專利名稱:乙二醇鍍青銅和黃銅的制作方法
本發(fā)明是對(duì)電鍍青銅(銅錫合金)和黃銅(銅鋅合金)槽液提出的新方案。
通常，電鍍青銅要在氰化物-錫酸鹽槽液中進(jìn)行;電鍍黃銅也要在氰化物槽液中進(jìn)行。雖然生產(chǎn)上也有使用無(wú)氰槽液來(lái)鍍?nèi)∏嚆~或黃銅鍍層的，比如在焦磷酸鹽或檸檬酸鹽-錫酸鹽槽液中電鍍青銅，以及在焦磷酸鹽槽液中電鍍黃銅。但這些槽液的工藝性能都沒有氰化槽好，分散能力差，電流密度范圍窄，不能適用于復(fù)雜形狀工件。同時(shí)，由于在無(wú)氰槽液中沉積的青銅鍍層在鋼鐵基體上的結(jié)合力差，而需要采用予鍍工藝。因此，生產(chǎn)上青銅或黃銅鍍層的獲得，大多仍是在氰化槽內(nèi)進(jìn)行。顯然，這就存在著使用氰化物而帶來(lái)的各種缺點(diǎn)如對(duì)操作人員健康的危害，對(duì)空氣和水源的污染，以及為了減除以上危害所需要采用的處理技術(shù)上的巨額投資和消耗大量的處理經(jīng)費(fèi)。
本發(fā)明提供了一種新的無(wú)氰電鍍青銅的槽液和一種新的無(wú)氰電鍍黃銅的槽液。這種新的槽液由于不含有氰化物，從而消除其危害及避免了經(jīng)濟(jì)上的損失，同時(shí)又具有更好的工藝性能。
本發(fā)明所提供的電鍍青銅槽液和電鍍黃銅槽液都是在強(qiáng)堿水溶液中使用乙二醇HOCH2CH2OH(以下記為C2H4(OH)2)作銅離子Cu2+的絡(luò)合劑青銅槽液由一種Cu(Ⅱ)化合物，如硫酸銅CuSO4·5H2O、或氯化銅、或氫氧化銅，和一種提供四價(jià)錫Sn(Ⅳ)的錫酸鹽，如錫酸鈉Na2Sn(OH)6或錫酸鉀K2Sn(OH)6，以及提供配體的絡(luò)合劑乙二醇C2H4(OH)2與氫氧化鈉或氫氧化鉀組成。
黃銅槽液由一種Cu(Ⅱ)化合物，如硫酸銅CuSO4·5H2O或氯化銅CuCl2·2H2O，或氫氧化銅Cu(OH)2和一種Zn(Ⅱ)化合物氧化鋅ZnO，以及絡(luò)合劑乙二醇C2H4(OH)2和氫氧化鈉NaOH或氫氧化鉀KOH組成。
以上兩種體系的化學(xué)認(rèn)為是在堿性水溶液中，二價(jià)銅離子Cu2+與乙二醇二負(fù)離子C2H4O2-2以下式絡(luò)合，當(dāng)溶液中堿與乙二醇保持足夠濃度時(shí)，該銅絡(luò)離子能夠穩(wěn)定地存在，而Sn(Ⅳ)或Zn(Ⅱ)也以穩(wěn)定的合絡(luò)離子Sn(OH)2-6和Zn(OH)2-4存在，此時(shí)Cu(Ⅱ)的沉積電位與Sn(Ⅳ)的沉積電位或Zn(Ⅱ)的沉積電位相接近，從而可能共沉積而獲得銅錫合金(青銅)鍍層或銅鋅合金(黃銅)鍍層。
無(wú)論鍍青銅槽液或是鍍黃銅槽液，乙二醇的含量都可以在100～1000g/l的極寬廣范圍內(nèi)選擇，但其適宜的含量還是在100～400g/l之間。銅含量高時(shí)取上限，銅含量很低時(shí)取下限。
對(duì)于鍍青銅槽液，堿的含量主要取決于銅的含量，銅含量高時(shí)所需要的堿含量也高。槽液中銅與苛性堿總量一般要保持為Cu2-/OH-～1/9-10的摩爾比。槽液中銅的含量決定所得鍍層組分(銅錫比)，而錫的含量在達(dá)到中等含量～20g/l以后，再增加時(shí)，對(duì)鍍層組分影響甚微。當(dāng)槽液保持40g/l的錫和25g/l的銅含量時(shí)，所得鍍層含錫量為10%;當(dāng)保持相同數(shù)量的錫而銅降低至1.3g/l的含量時(shí)，所得鍍層含錫約15%。
對(duì)于鍍黃銅槽液，堿的總量應(yīng)保證在除去與乙二醇的酸堿反應(yīng)(乙二醇作為一種路易斯酸，其酸性大于水)中消耗之部分后，尚有足夠的，為保持Zn(Ⅱ)以羥合絡(luò)離子Zn(OH)2-4穩(wěn)定存在于溶液中所需要的量。因此，黃銅槽液需要特殊高含量的苛性堿，才能同時(shí)維持銅絡(luò)離子和鋅絡(luò)離子的穩(wěn)定和保證合乎要求的銅鋅共沉積過程的正常進(jìn)行。其總量的摩爾數(shù)約是槽液中乙二醇的摩爾數(shù)再加上10倍的鋅的摩爾數(shù)。槽液中的銅鋅比例與所得鍍層中銅鋅比例十分接近，提高鋅在槽液中含量時(shí)，所得鍍層中的鋅成比例增加。
黃銅槽液還要加入一種有機(jī)添加劑，其作用是避免高電流密度區(qū)出現(xiàn)燒焦的膜面，典型的添加量約2g/l。
下面列舉的實(shí)施例1、2是兩種不同組成的鍍青銅槽液及操作條件，實(shí)施例3系一種鍍黃銅槽液的組成及操作條件。
實(shí)例1CuSO4·5H2O 50g/l
Na2Sn(OH)6100g/lNaOH 72g/lC2H4(OH)2400g/l溫度 45℃電流密度 1.5A/dm2陽(yáng)極 純銅陰陽(yáng)極面積比 1∶2.5此實(shí)施例的陰極電流密度范圍為0.1～2.5A/dm2，從高電流密度區(qū)到低電流密度區(qū)鍍層組分一致、外觀粉紅，含錫10%，當(dāng)以大的初始電流(12A/dm2)沖擊20秒，然后用正常電流操作，所得鍍層在鋼鐵基體上有良好結(jié)合力。
實(shí)例2CuSO4·5H2O 6g/lNa2Sn(OH)6100g/lNaOH 8g/lC2H4(OH)2120g/l溫度 55℃電流密度 1A/dm2陽(yáng)極 純銅陰陽(yáng)極面積比 1∶2.5此實(shí)施例的陰極電流密度范圍為0.1～1.5A/dm2，鍍層色澤金黃，含錫15%。
實(shí)例3CuSO4·5H2O 40g/lZuO 5g/lNaOH 280g/lC2H4(OH)2350g/l添加劑溫度 35℃電流密度 3A/dm2陽(yáng)極 純銅陰陽(yáng)極面積比 1∶1該實(shí)施例的陰極電流密度范圍為3～8A/dm2，鍍層外觀金黃色，含鋅量為30%。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、不含氰化物，因此克服了由于使用氰化物而帶來(lái)的各種缺點(diǎn)。
2、陰極電流密度范圍寬，分散能力好，能適用于形狀復(fù)雜工件。鍍層與基體有良好結(jié)合力。
因此，采用本發(fā)明所提供的槽液電鍍青銅或黃銅，對(duì)于保護(hù)環(huán)境，維持生態(tài)平衡有益。同時(shí)可節(jié)省用于含氰廢水處理的高額設(shè)備投資和處理經(jīng)費(fèi)，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)氰電鍍銅錫合金槽液和一種無(wú)氰電鍍銅鋅合金槽液，其特征在于在含有苛性堿的水溶液中使用乙二醇作為銅離子的絡(luò)合劑。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的電鍍銅錫合金槽液，其特征在于乙二醇的含量為100～1000g/l;苛性堿的含量為5～160g/l的氫氧化鈉或6～225g/l的氫氧化鉀。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、2所述的電鍍銅錫合金槽液，其特征在于乙二醇的最適合量為100～400g/l。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1所述的電鍍銅鋅合金槽液，其特征在于乙二醇的含量為100～1000g/l;苛性堿的含量為100～320g/l的氫氧化鈉或140～450g/l的氫氧化鉀。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1、4所述的電鍍銅鋅合金槽液，其特征在于乙二醇的最適含量為100～400g/l。
專利摘要
本發(fā)明提供一種無(wú)氰電鍍青銅槽液和一種無(wú)氰電鍍黃銅槽液。青銅槽液由一種Cu(II)化合物如CuSO
文檔編號(hào)C25D3/56GK85105256SQ85105256
公開日1987年1月7日 申請(qǐng)日期1985年7月9日
發(fā)明者傅熙仁 申請(qǐng)人:傅熙仁導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan