一種無氰堿性鍍銅電鍍液及電鍍工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電化學(xué)鍍銅技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無氰堿性鍍銅電鍍液及電鍍工
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【背景技術(shù)】
[0002]銅是一種柔軟可塑、稍帶紅色的金屬，具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，延展性好，鍍銅一般多用作裝飾性中間鍍層，保護(hù)鋅、鐵等基體金屬。獲得銅鍍層的鍍銅液很多，常用的只有氰化物銅液、酸性硫酸鹽銅液和焦磷酸鹽銅液。鋼鐵件以及鋅合金件不能在酸性硫酸鹽鍍液和焦磷酸鹽鍍液中直接鍍銅，因?yàn)檫@些零件如果直接浸入這些鍍液中時，在電流未接通前就會有置換反應(yīng)發(fā)生，生成一層疏松的置換鍍層，影響鍍層與基體的結(jié)合力。氰化鍍銅是目前唯一廣泛應(yīng)用的有效鍍銅工藝。但是氰化鍍銅液中含有劇毒的氰化物，在生產(chǎn)過程以及后續(xù)的廢水、廢渣處理過程中會帶來很大的安全隱患。因此，尋求一種無毒無害、性能優(yōu)良的無氰鍍銅工藝取代氰化鍍銅工藝一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]在無氰鍍銅工藝方面人們已經(jīng)進(jìn)行了很多研究，現(xiàn)在已經(jīng)有HEDP鍍銅、三乙醇胺鍍銅、檸檬酸鹽鍍銅、EDTA鍍銅、酒石酸鹽鍍銅等多種鍍銅工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中也有應(yīng)用。但是這些工藝由于自身存在的缺點(diǎn)而無法完全取代氰化鍍銅工藝，特別是對于鋅合金壓鑄件上直接鍍底銅這個問題來講，至今仍沒有較好的工藝能與氰化鍍銅工藝相比。
[0004]無氰鍍銅工藝取代氰化鍍銅工藝所需要解決的最大難題是解決基體金屬如鐵、鋅等很容易被鍍液中的銅離子置換，從而形成一層疏松的置換層，這層置換層與基體之間結(jié)合力不牢、無法達(dá)到電鍍的目的。目前研究開發(fā)的大部分無氰鍍銅工藝只在一定程度上克服了置換現(xiàn)象的產(chǎn)生，對于鋅合金壓鑄件上鍍銅至今沒有優(yōu)良有效的無氰鍍銅工藝出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明將提供一種無氰堿性鍍銅電鍍液及電鍍工藝，在保證鍍層與基體之間有著良好的結(jié)合力的前提下，深度能力和均鍍能力均優(yōu)于氰化鍍銅工藝，鍍層孔隙率、韌性均能達(dá)到氰化鍍銅工藝水平，該鍍銅液和鍍銅工藝不僅適合于鋼鐵、銅基體鍍銅，也可用于鋁合金、鋅合金壓鑄件基體直接鍍銅。同時該鍍銅電鍍液穩(wěn)定性好，電流效率高，廢水處理簡單，鍍層均勻致密、柔軟、光亮，不具憎水性，不需除膜，可直接用于后續(xù)其他金屬電鍍。
[0006]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種無氰堿性鍍銅電鍍液及電鍍工藝，以鐵基體為例，其特征在于該工藝包括以下步驟:
[0007](I)精拋打磨:使用打磨機(jī)將待鍍工件進(jìn)行精拋光，拋光到表面粗糙度Ra小于等于0.1。
[0008](2)化學(xué)除油:使用LD-1146化學(xué)除油劑處理經(jīng)(I)步打磨過的工件，操作溫度70°C，處理時間I Omin。
[0009](3)電解除油:以LD-1160為電解液，以經(jīng)化學(xué)除油后的工件做陰極，純鐵板為陽極，電流密度5A/dm2，操作溫度維持在60°C，陰極除油時間5min。
[0010](4)酸洗活化:將上述電解除油后的工件浸入20 %的鹽酸溶液中酸洗并活化Imin，干燥待用。
[0011](5)施鍍:無氰堿性鍍銅鍍液組成為，硫酸銅5?50g/L，醋酸鈉2?50g/L，5，5二甲基海因5?100g/L，葡萄糖酸鈉2?100g/L，氯化鈉I?30g/L，丁二酸I?30g/L，四乙稀五胺2?40g/L，噻挫0.001 ?0.lg/L。
[0012]選用5L標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)用電鍍槽，將鍍液按照上述比例混合倒入電鍍槽中，以經(jīng)預(yù)處理過的待鍍工件基體為陰極，純銅板為陽極，陰陽極板面積比為1: 2.5，電流密度0.2?4.0A/dm2，操作溫度55?60°C，用30 %硫酸或40%氫氧化鉀調(diào)整溶液pH在8.5?9.5，施鍍過程中保持空氣攪拌，電鍍時間30?60min。
[0013]本發(fā)明采用上述鍍銅電鍍液及電鍍工藝后，各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果表明，銅鍍層沉積速度快，鍍層均勻致密、柔軟、光亮，結(jié)合力良好，深度能力和均鍍能力均優(yōu)于氰化鍍銅工藝，鍍層孔隙率、韌性均能達(dá)到氰化鍍銅工藝水平，同時鍍液穩(wěn)定，廢液處理簡單。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0015]實(shí)施例1
[0016](I)精拋打磨:使用打磨機(jī)將鐵基工件進(jìn)行精拋光，拋光到表面粗糙度Ra小于等于0.1。
[0017](2)化學(xué)除油:使用LD-1146化學(xué)除油劑處理經(jīng)(I)步打磨過的工件，操作溫度70°C，處理時間I Omin。
[0018](3)電解除油:以LD-1160為電解液，以經(jīng)化學(xué)除油后的工件做陰極，純鐵板為陽極，電流密度5A/dm2，操作溫度維持在60°C，陰極除油時間5min。
[0019](4)酸洗活化:將上述電解除油后的工件浸入20 %的鹽酸溶液中酸洗并活化Imin，干燥待用。
[0020](5)施鍍:無氰堿性鍍銅鍍液組成為，硫酸銅5/L，醋酸鈉25g/L，5，5二甲基海因100g/L，葡萄糖酸鈉51g/L，氯化鈉15g/L，丁二酸30g/L，四乙稀五胺22g/L，噻卩坐0.001g/L。
[0021]選用5L標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)用電鍍槽，將鍍液按照上述比例混合倒入電鍍槽中，以經(jīng)預(yù)處理過的待鍍工件基體為陰極，純銅板為陽極，陰陽極板面積比為1:2.5，電流密度2.ΟΑ/dm2，操作溫度58°C，用30 %硫酸或40 %氫氧化鉀調(diào)整溶液pH在8.5，施鍍過程中保持空氣攪拌，電鍍時間45min。
[0022 ] (6)鍍液、鍍層性能的測試方法及測試結(jié)果
[0023]①鍍液深鍍能力和均鍍能力測試:采用內(nèi)孔法側(cè)量鍍液的覆蓋能力，將薄鐵片卷為(2 10mm X 10mm的鐵管，豎直放入鍍槽中，按照實(shí)施例1進(jìn)行電鍍，試驗(yàn)完成后打開銅管，發(fā)現(xiàn)全部鍍上了鍍層，表明鍍液的覆蓋能力較好。經(jīng)實(shí)施例1工藝得到的鍍銅卷內(nèi)外層鍍層光亮，深鍍和均鍍能力好。
[0024]②鍍層孔隙率測試:本試驗(yàn)采用厚度為Imm面積為1.5dm2的鐵板，經(jīng)實(shí)施例1工藝電鍍后，采用貼濾紙法將浸滿測試液的濾紙貼于需要測試工件上，10分鐘后觀察濾紙上無藍(lán)點(diǎn)。測試液配方:鐵氰化鉀10g/L，氯化鈉20g/L。測試結(jié)果無藍(lán)點(diǎn)、鍍層結(jié)晶細(xì)致無孔。
[0025]③鍍層結(jié)合力的測試:本試驗(yàn)采用厚度為Imm的鐵板，將鍍好的鐵板放入烘箱中加熱至200°C，連續(xù)烘烤4小時，取出立即浸入0°C的冰水混合液中驟冷，然后將鍍銅層反復(fù)彎曲，看裂口有無脫皮現(xiàn)象。結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)實(shí)施例1工藝得出的銅鍍層沒出現(xiàn)起泡和脫皮現(xiàn)象。
[0026]④鍍層韌性測試:將Imm厚的鈦片經(jīng)實(shí)施例1工藝電鍍后，將鍍層剝離下來，彎曲180°C，并擠壓彎曲處，鍍層均不斷裂說明鍍層韌性良好。經(jīng)實(shí)施例1工藝電鍍后的銅鍍層擠壓彎曲后沒有斷裂，韌性良好。
[0027]實(shí)施例2
[0028]步驟(I)?(4)同實(shí)施例1中步驟(I)?(4)。
[0029](5)施鍍:無氰堿性鍍銅鍍液組成為，硫酸銅27g/L，醋酸鈉50g/L，5，5二甲基海因5g/L，葡萄糖酸鈉2g/L，氯化鈉30g/L，丁二酸25g/L，四乙稀五胺2g/L，噻卩坐0.lg/L。
[0030]選用5L標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)用電鍍槽，將鍍液按照上述比例混合倒入電鍍槽中，以經(jīng)預(yù)處理過的待鍍工件基體為陰極，純銅板為陽極，陰陽極板面積比為1:2.5，電流密度4.0A/dm2，操作溫度55°C，用30 %硫酸或40 %氫氧化鉀調(diào)整溶液pH在9.5，施鍍過程中保持空氣攪拌，電鍍時間30min。
[0031 ] (6)鍍液、鍍層性能的測試方法及測試結(jié)果
[0032]①鍍液深鍍能力和均鍍能力測試:采用內(nèi)孔法側(cè)量鍍液的覆蓋能力，將薄鐵片卷為(2 1mm X 10mm的鐵管，豎直放入鍍槽中，按照實(shí)施例2進(jìn)行電鍍，試驗(yàn)完成后打開銅管，發(fā)現(xiàn)全部鍍上了鍍層，表明鍍液的覆蓋能力較好。經(jīng)實(shí)施例2工藝得到的鍍銅卷內(nèi)外層鍍層光亮，深鍍和均鍍能力好。