一種環(huán)保型無氰電鍍銅鋅合金溶液及其電鍍銅鋅合金工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種環(huán)保型無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領域。
【背景技術】
[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，操作相對于其他方法比較簡單，它是利用電化學的方式使兩種或者兩種以上的金屬通過電鍍實驗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氰電鍍兩大類別，有氰電鍍又可以根據(jù)電鍍液當中的氰化物含量分為微氰、低氰、中氰和高氰幾個類型。由于在含氰化物的電鍍?nèi)芤褐星桦x子對銅離子有比較強的絡合能力，所以通過電鍍實驗所得到的鍍層具有結晶致密的特點、電鍍實驗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，在我國的早期裝飾領域中得到比較廣泛的應用，但是氰化物是劇毒物質(zhì)，不利于環(huán)境的保護和人體的健康。近年來開發(fā)了很多類型的無氰電鍍體系。但還是達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、電鍍實驗中的電流密度窄、進行電鍍所需要的時間短、鍍層的光澤受輔助絡合劑和添加劑的影響等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)電鍍銅鋅合金體系的技術不足，提供一種不含氰化物的環(huán)保型無氰電鍍銅鋅合金溶液。電鍍液體系穩(wěn)定性高，加工工藝簡單且加工成本低。使用該電鍍液制造的銅鋅合金鍍層與金屬材料基體的結合力良好，銅鋅合金鍍層表面平整、結晶細致光殼。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0006]首先，本發(fā)明環(huán)保型無氰電鍍銅鋅合金溶液主要包括以下組分:銅鹽、鋅氧化物、強堿、甘露醇類絡合物、稀土鹽，其中銅鹽為五水硫酸銅、無水硫酸銅、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強喊、0.05?0.5mol/L甘露醇類絡合物、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強堿、0.1?0.4mol/L甘露醇類絡合物、O?50.0mmol/L稀土鹽。
[0009]所述的甘露醇類絡合物為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)保型無氰電鍍銅鋅合金溶液在金屬材料基體表面進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)工藝基礎上，結合本發(fā)明的環(huán)保型無氰電鍍銅鋅合金溶液，具體對生產(chǎn)工藝中一些參數(shù)進行了優(yōu)化處理，從而得到的電鍍體系穩(wěn)定，同時電鍍加工工藝簡單且加工成本低。使用該電鍍液制造的鍍銅鋅層與金屬材料基體的結合力良好，銅鋅合金鍍層表面平整、結晶細致光亮。
[0012]本發(fā)明的環(huán)保型無氰電鍍銅鋅合金生產(chǎn)工藝，其流程依次是電鍍液的配制、鍍件預處理、鍍件電鍍、鍍件后處理。本發(fā)明可實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)保型無氰電鍍銅鋅合金溶液配方進行配制，具體配制過程如下。由于鋅氧化物難溶于水，但是溶于強酸或者強堿，所以先稱量強堿。先將強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。最后整個混合溶液定容成為所需濃度的電鍍液。
[0015]步驟(2)鍍件預處理
[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、自來水沖洗、乙醇清洗去除表面有機物、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間為1min?3.0h。陽極采用H62型黃銅板。
[0019]步驟(4)鍍件后處理
[0020]電鍍結束后用溫水、常溫自來水清洗鍍件，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)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0022]1.本發(fā)明的無氰電鍍銅鋅合金溶液不含氰化物等對環(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，實際操作時，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合力良好，鍍層表面平整無枝晶生長，結晶細致光殼。
[0026]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
【具體實施方式】
[0027]下面結合本發(fā)明的具體實施方案，進一步說明本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的實施方式不限于以下具體實施方案。
[0028]實施例一:
[0029]本實施例中，金屬材料基體為招片(3cmX7cmX2mm)。
[0030]本發(fā)明的環(huán)保型無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)保型無氰電鍍銅鋅合金溶液配方進行配制，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、自來水沖洗、乙醇清洗去除表面有機物、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間為lOmin。陽極采用H62型黃銅板。
[0037]步驟(4)鋁片后處理
[0038]電鍍結束后用溫水、常溫自來水清洗鋁片，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合力良好，鍍層表面平整無枝晶生長，結晶細致光亮，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]實施例二:
[0041 ] 本實施例中，金屬材料基體為Ni 102鎳基焊絲(7cm長)。
[0042]本發(fā)明的環(huán)保型無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)保型無氰電鍍銅鋅合金溶液配方進行配制，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。最后整個混合溶液定容，電鍍液組成為0.08mol/L無水硫酸銅、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