CN103498136A - 一种锌白铜用防高温变色剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合锌白铜用防高温变色剂及其使用方法。本产品由钝化剂、缓蚀剂、覆盖剂、络合剂、光亮剂等溶解在去离子水中组成。本发明解决了传统防变色剂的非环保性和高温失效问题，并且可根据锌白铜表面的变色程度，调节配方组成，尤其适合C7521和C7701牌号的锌白铜高温保护防止变色，避免了耐高温不合格锌白铜的回炉重炼问题，极大的降低了生产成本，提高了锌白铜带材的生产效率。本发明在冶金、电子等材料高温保护领域有着重要的应用价值。

Description

一种锌白铜用防高温变色剂及其使用方法

一、发明领域

本发明涉及到一种铜合金材料表面处理领域，具体的说是一种锌白铜带材在高温260～300℃，通空气鼓风，烘烤3～10min条件下的防变色剂及其使用方法。 

二、发明背景 

锌白铜系Ni-Zn-Cu合金材料，高性能锌白铜系列产品具有美丽的光泽、优良的冷热加工性、延展性、耐蚀性、耐疲劳性、高弹性及电学性能和力学性能、屏蔽等性能，是移动通讯工具(手机、小灵通)及电子器件的优良屏蔽材料，被广泛应用于制造在潮湿和腐蚀介质中工作的结构件、弹性元件、精密仪器、通讯工业、液晶体振荡元件外壳、医疗器械、建筑、管乐器和食具及日用品等方面。目前部分锌白铜产品在发往客户使用过程中，高温焊接时候会使带材表面发黄变色，严重影响了产品的外观和性能，导致客户大量退货。分析原因主要是在高温下，锌白铜中的铜元素与空气中的氧气接触，发生了化学反应，使得带材表面变色。目前厂家采取的手段主要是回炉重炼，使锌白铜带材生产厂家的生产成本增大，生产效率降低。 

文献【姚若浩，铜材表面钝化处理(I)-铜材表面变色及抑制效果评价方法研究[J]，铜加工，1997(4)：56.】报道了采用苯并三氮唑(BTA)作为钝化剂可防止铜材的变色，当铜带经过BTA溶液的时候，BTA在带材表面形成一层保护膜，隔绝了与空气的接触，对于预防铜带在常温下的变色起到了很好的效果，然而BTA在204℃以上与带材的结合力明显下降，甚至开始出现分解，因此，BTA起不到在高温下防止锌白铜变色的作用。也有报道采用铬酸或重铬酸盐在铜材表面形成铬酸铜盐和氧化物作为防变色的方法【Lifun Lin et al.Anti-tarnish treatment of metal foil[P]，US Pat 5057193，1991-10-15】，但处理过程中产生的含六价铬的废液对人体和环境的危害较大，已经被禁止使用。美国专利【Deepak Mahulikar et al.Surface modified copper alloys[P]，US Pat 5213638，1993-5-25】报道了一种在铜合金表面渗碳、渗氮或氮碳共渗技术，可在铜表面生成一种或几种金属的氮化物或碳化物膜层，用来提高铜合金的抗变色性能。但这种方法对于设备要求高，导致制备成本较高，在锌白铜防高温变色的工业化应用方面受到限制。 

三、发明内容

本发明针对目前锌白铜防高温变色技术方法上的缺乏与不足，旨在提供一种环保、廉价简便的处理剂，所要解决的技术问题是锌白铜带材的高温变色问题。 

本发明的锌白铜用防高温变色剂，其质量百分组成为： 

余量即为补足至100％； 

钝化剂选自硫酸锌(或氯化锌)、硫酸铜(或氯化铜)和硫酸镍(或氯化镍)的组合物，其质量百分组成比依次为8-20％∶50-70％∶20-30％； 

缓蚀剂选自苯并咪唑及其衍生物； 

覆盖剂为纳米锌、纳米铜和纳米镍的组合物，纳米颗粒粒径分布均为10～200nm，其质量百分组成比依次为5-20％∶50-80％∶10-30％； 

络合剂选自氨基羧酸盐(如氨三乙酸三钠、乙二胺四乙酸二钠、二乙烯三胺五乙酸)，或羟基羧酸盐类(如酒石酸盐、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠等)，或它们任意比例的混合物； 

光亮剂的结构满足R-C≡C-CH₂-OH，(其中R为氢原子或碳原子数小于4的烷基)，其特征在于，羟基(-OH)和C≡C三键处于间隔位置，优选1-炔丙醇。 

本发明产品的使用方法是将锌白铜带材经过清洗-活化-清洗-预热-表面处理-清洗-挤干-烘干等几个过程，可以是间歇式也可以是连续化操作。 

所述的清洗采用的去离子水对带材表面刷洗，主要起去污去酸等作用。 

所述的活化采用的是质量浓度为2～10％硫酸、盐酸、磷酸或者它们任意比例的混合酸。 

所述的预热是采用60～70℃的去离子水进行预热带材，时间为1～2s。 

所述的表面处理是将带材通过上述所配的防高温变色剂溶液中浸泡，溶液温度40～65℃，浸泡时间为3s。 

所述的挤干需要将带材表面挤干至无明显流动水膜。 

所述的烘干采用的是60～80℃鼓风干燥。 

本发明有以下有益效果： 

1)产品针对性强，可有效防止目前锌白铜带材在260℃以上使用过程中的高温变色问 题，特别是C7521和C7701牌号的带材有非常明显的效果。 

2)本产品配方组成合理，可根据带材变色程度适当调节配方组成，达到防变色作用。 

3)带材实施表面处理工艺前后，不改变锌白铜带材原有的生产工艺路线。本发明使用简单，只要将带材过一遍防变色溶液即可，带材在溶液中的时间不超过3s，无需回炉重炼，生产效率高，有利于连续化工业化生产。 

4)处理后带材的质量标准为： 

外观：表面光滑、色泽均匀、无疏松和剥落，保持锌白铜的外观。 

抗高温性能：在鼓风干燥箱中，260～300℃，烘烤3～10min，表面不变色。 

焊接性：不影响材料的原有焊接(锡焊)性能。 

5)处理液配方和铜带表面的残留物符合国家对环境管控物质禁用和限制标准。 

四、附图说明

附图1为锌白铜带材经过本发明处理前后高温烘烤变色情况对比照片(下半部分用本产品表面处理，上半部分未处理)(a)实施例1烘烤后，(b)实施例2烘烤后，(c)实施例3烘烤后。 

五、具体实施例

1、按表1配方调配成锌白铜用防高温变色剂500mL，将其放入1L的容器中，加热至50℃，待用。同时，将待处理C7521或C7701牌号的锌白铜带材用去离子水刷洗至表面无明显污染物后，将其放入4％硫酸溶液中活化2～5s，然后放入去离子水中清洗至无酸残留后，放入60～70℃的去离子水中预热2s，接着进入以加热好的配方溶液中停留3s，取出后用去离子水清洗，用吸水滤纸将表面水挤干后，放入60～80℃烘箱烘干即可。将最终产品在260℃，通空气鼓风的干燥箱中，烘烤5min，材料表面不变色。 

表1配方一 

2、按表2配方调配成锌白铜用防高温变色剂1000kg，将其放入贮液槽中，加热至60℃， 待用。同时，将待处理C7521锌白铜带材穿入包括清洗-活化-清洗-预热-表面处理-清洗-挤干-烘干等几个过程的工业处理系统。其中表面处理槽主要通过贮液槽中进行循环泵送，带材通过连续操作进行，处理速率可达3t/h以上。其中清洗均采用循环去离子水，活化液采用8％硫酸磷酸的混酸溶液，处理液温度65℃，在配方溶液中停留3s，用挤干辊连续化挤干带材表面水份，80℃烘箱烘干即可。将最终产品剪小块试样放在280℃，通空气鼓风的干燥箱中，烘烤5min，材料表面不变色。 

表2配方二 

3.按表3配方调配成锌白铜用防高温变色剂500mL，使用方法同例1.最终产品在280～300℃，通空气鼓风的干燥箱中，烘烤5～10min，材料表面不变色。 

表3配方三 

Claims (2)

1.本发明的锌白铜用防高温变色剂，其特征在于，其质量百分组成为：

所述的钝化剂选自硫酸锌(或氯化锌)、硫酸铜(或氯化铜)和硫酸镍(或氯化镍)的组合物，其质量百分组成比依次为8-20％∶50-70％∶20-30％；

所述的缓蚀剂选自苯并咪唑及其衍生物；

所述的覆盖剂为纳米锌、纳米铜和纳米镍的组合物，纳米颗粒粒径分布均为10～200nm，其质量百分组成比依次为5-20％∶50-80％∶10-30％；

所述的络合剂选白氨基羧酸盐(如氨三乙酸三钠、乙二胺四乙酸二钠、二乙烯三胺五乙酸)，或羟基羧酸盐类(如酒石酸盐、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠等)，或它们任意比例的混合物；

所述的光亮剂的结构满足R-C≡C-CH₂-OH，(其中R为氢原子或碳原子数小于4的烷基)，其特征在于，羟基(-OH)和C≡C三键处于间隔位置，优选1-炔丙醇。

2.根据权利要求1所述的锌白铜用防高温变色剂的使用方法，其特征在于：将锌白铜带材经过清洗-活化-清洗-预热-表面处理-清洗-挤干-烘干等几个过程，可以是间歇式也可以是连续化操作。

所述的清洗采用的去离子水对带材表面刷洗，主要起去污去酸等作用。

所述的活化采用的是质量浓度为2～10％硫酸、盐酸、磷酸或者它们任意比例的混合酸。

所述的预热是采用60～70℃的去离子水进行预热带材，时间为1～2s。

所述的表面处理是将带材通过上述所配的防高温变色剂溶液中浸泡，溶液温度40～65℃，浸泡时间为3s。

所述的挤干需要将带材表面挤干至无明显流动水膜。

所述的烘干采用的是60～80℃鼓风干燥。