CN105018898B - 一种无铅析出黄铜水龙头及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无铅析出黄铜水龙头及其处理方法。先将铸造成型的金属铜龙头坯体内腔洗净吹干，放入真空化学气相沉积镀炉中，抽真空，通入碳氢气体，抽真空，升温,将多余的碳氢液体气化排出后，进行等离子辉光清洗，活化金属内外表面，然后通入硅烷偶联剂气体反应形成化学键；将金属铜龙头进行化学气相沉积固体膜：通入经高温裂解形成的活性单体，形成有机膜；对得到的金属铜龙头的外表进行机械抛光，获得精抛的铜龙头，再进行常规水电镀即可。通过本发明处理方法，使得金属铜龙头内表面具有一层有机膜，隔绝了水与金属之间的接触，从而实现无铅析出的铜龙头，该工艺通过长期水浸、高温水浸及酸性盐雾测试96H后测铅结果都是无铅。
Description
技术领域
本发明涉及水龙头领域，尤其涉及一种无铅析出黄铜水龙头及其处理方法。
背景技术
目前，无论是欧美还是我们国家，市场上销售的大多数都是铜质水龙头。铜质水龙头的主要材质是铜和锌，还含有铅以及其他重金属，如：锑、砷、钡、铍、硼、镉、铬、六价铬、铜、汞、硒、铊、铋、镍、锰、钼。新国标GB18145-2014对黄铜水龙头中的重金属有明确的限制。但由于铅可以改善黄铜的切削性能，为了降低成本、改善黄铜的切削性能，有些生产商使用黄铜铅含量达3％-6％。近几年，水龙头重金属析出问题一直备受行业瞩目，尤其是铅析出对人体伤害及其严重，所以解决水龙头重金属析出问题迫在眉睫。
对于这一问题，目前市场上现有的技术有三大类。
第一：直接对黄铜合金的改性。开发无铅铜或者用铋(Bi)金属元素代替铅元素，再进行加工。但对于一个水龙头本体而言，原材料的价格占总价格的30％-50％，从材料上改性，即在技术上存在挑战，成本也非常高。
第二：直接取代传统铜合金而选用不锈钢。在传统铜质龙头铅超标的危害下，不锈钢作为解决这个问题的最佳方案一直备受行业瞩目，但行业内，一直没有企业能够解决不锈钢龙头生产的难题。不锈钢龙头生产的工艺难度和高成本，成为龙头行业难以攻克的首要难题。并且不锈钢在实际的使用过程中时间一久也会发生生锈的情况，如果水龙头内部生锈，对水的污染将会更大。
第三：对于铜合金水龙头，大部分厂家都采用铅析出技术，这种技术无非就是拿铸造成型的铜质水龙头，浸泡在化学药品中，让水龙头中的铅与药品产生化学反应，而与化学药品产生化学反应的也只是表面的一层，能够除掉铅的部分也只是水龙头接触化学药品的部分，根本无法彻底清除铅超标水龙头中的铅。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无铅析出黄铜水龙头的处理方法。
为实现上述目的，本发明提供一种无铅析出黄铜水龙头的处理方法，其特征在于，步骤为，
a、将铸造成型的金属铜龙头坯体，内腔洗净吹干；
b、将上述金属铜龙头坯体放入真空化学气相沉积镀炉中，抽真空，通入碳氢气体，该碳氢液体为新球的CH1145除油药水，通过高温喷淋将金属铜龙头内外表面的进一步清洗，然后抽真空到100pa，并通过加热棒将炉内5分钟升至100摄氏度,将多余的碳氢液体气化排出后，进行等离子辉光清洗，活化金属内外表面，然后通入硅烷偶联剂气体，以提高后续镀膜与金属基体的附着力；
c、将金属铜龙头，进行化学气相沉积固体膜：向真空化学气相沉积镀炉内通入经高温680摄氏度裂解形成的活性单体对二甲苯para-xylylene，金属铜龙头在炉内进行公自转，形成有机膜；
d、将步骤c得到的金属铜龙头，对外表进行机械抛光，获得精抛的铜龙头，再进行常规水电镀。
进一步，所述步骤b中，将上述金属铜龙头坯体放入真空化学气相沉积镀炉中，抽真空到10000pa，通入高温130摄氏度的碳氢气体，该碳氢液体为新球的CH1145除油药水，通过高温喷淋将金属铜龙头内外表面的进一步清洗，反应时间2min，然后抽真空到100pa，并通过加热棒将炉内均速升温至100摄氏度,将多余的碳氢液体气化排出后进行等离子辉光清洗步骤。
进一步，所述步骤b中，等离子辉光清洗条件为Ar400sccm，偏压1200V，辉光清洗5min。
进一步，所述步骤b中，硅烷偶联剂气体为KH570。
进一步，所述步骤c中，公自转的转速为30rpm，反应时间1-2h。
进一步，所述步骤c中，有机膜的厚度为5-10um，其成份为聚对二甲苯或聚八氟对二甲苯。
进一步，所述步骤d中，常规水电镀为电镀铜、镍及铬层。
本发明还保护所述无铅析出黄铜水龙头的处理方法得到的无铅析出黄铜水龙头。
本发明所采用的技术方案是采用一种固体有机镀膜方式。有机固体高分子真空镀膜技术通过真空化学气相沉积工艺制备，由活性小分子在基材表面“生长”出完全敷形的聚合物薄膜涂层，具有其他涂层难以比拟的性能优势。它能涂敷到各种形状的表面，包括尖锐的棱边，裂缝里和内表面。
本发明通过一种固体镀膜方式，即利用CVD化学气相沉积镀膜技术，通过改变镀膜工艺，研发出一种食品级敷型镀膜方法，在龙头内腔形成保护膜，隔离水与铜合金基材，隔绝铅及其他有害金属与水的接触，达到解决完全无重金属析出问题。
这种镀膜技术的优点如下：
1.完全包覆，没有死角；
2.独特的真空气相沉积，高性能高分子涂层结合各种特性于一体(耐化、低透水率及绝缘等)；
3.适合各类结构复杂产品，室温下镀膜，对基材无损伤；
4.固体高分子镀膜，无有机废气排放，绿色环保。
通过本发明处理方法，使得金属铜龙头内表面具有一层有机膜，隔绝了水与金属之间的接触，从而实现无铅析出的铜龙头，该工艺通过长期水浸、高温水浸及酸性盐雾测试96H后测铅结果都是无铅。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例：无铅析出黄铜水龙头的处理
1、将铸造成型的金属铜龙头坯体，内腔洗净吹干；
2、将上述金属铜龙头坯体放入真空化学气相沉积镀炉中，抽真空到10000pa，通入高温130摄氏度的碳氢气体，该碳氢液体为新球的CH1145除油药水，通过高温喷淋将金属铜龙头内外表面的进一步清洗，反应时间2min，然后抽真空到100pa，并通过加热棒将炉内5分钟内升温至100摄氏度,将多余的碳氢液体气化排出。该步骤在真空环境下，利用高温碳氢气体喷淋到工件上来清洁工件内外表面毛孔中的油污，利用低真空提升了碳氢清洗能力。
3、将上述经碳氢清洗的金属龙头进行等离子辉光清洗，Ar400sccm，偏压1200V，辉光清洗5min，活化金属内外表面，然后通入附着力反应气体，以提高后续镀膜与金属基体的附着力，该附着力反应气体为一种硅烷偶联剂KH570。该步骤利用等离子辉光清洗将金属表面活化，具有极强反应活性与附着力反应气体发生化学反应，形成紧密结合，提升后续的结合力。
4、将金属铜龙头，进行化学气相沉积固体膜：向真空化学气相沉积镀炉内通入经高温650摄氏度裂解形成的活性单体对二甲苯para-xylylene，工件在炉内进行公自转，转速30rpm，反应时间1-2h，形成5-10um厚的有机膜(该原理：高温活性单体对二甲苯，在低温下会自动吸附在产品表面，并且相互聚合成聚对二甲苯固体有机膜)。该10um的有机膜具有高绝缘性9.2x1013欧姆/厘米2、低透湿率(在透湿量24小时37℃90％RH为0.8)、在6mol/L的盐酸及氢氧化钠里浸泡24H无变化。
该活性单体有二种型号，1种CAS号：1633-22-3，分子式C16H16，另一种CAS号：3345-29-7，分子式：C16H8F8。
5、将步骤4得到的金属铜龙头，对外表进行机械抛光，获得精抛的铜龙头，再进行常规水电镀(电镀铜、镍及铬层)，由于外表面的有机膜被抛掉了，具有导电性能，而内表面由于无法抛到仍具有机膜不导电，因此在水电镀过程中，金属铜龙头内表面是无法电镀上金属层。由于内表面为食品级的有机膜，从而解决了金属铜龙头内部重金属析出问题。
由此工艺所得制品，内腔附着半透明薄膜，且可通过如下功能测试：
(1)快速测铅：测铅结果无铅。
(2)耐水冲压：动压0.83MPa，420min，测铅结果无铅。
(3)耐38℃去离子水浸泡：400h，测铅结果无铅(在38℃DI水浸泡400h，测铅结果无铅)。
(4)耐65℃自来水浸泡：400h，测铅结果无铅(在65℃DI水浸泡400h，测铅结果无铅)。
(5)耐80℃去离子水浸泡：400h，测铅结果无铅(在80℃DI水浸泡400h，测铅结果无铅)。
(6)酸性盐雾96H后快速测铅：结果无铅。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种无铅析出黄铜水龙头的处理方法，其特征在于，步骤为，
a、将铸造成型的金属铜龙头坯体，内腔洗净吹干；
b、将上述金属铜龙头坯体放入真空化学气相沉积镀炉中，抽真空，通入碳氢气体，该碳氢液体为新球的CH1145除油药水，通过高温喷淋将金属铜龙头内外表面的进一步清洗，然后抽真空到100pa，并通过加热棒将炉内5分钟升至100摄氏度,将多余的碳氢液体气化排出后，进行等离子辉光清洗，活化金属内外表面，然后通入硅烷偶联剂气体，以提高后续镀膜与金属基体的附着力；
c、将金属铜龙头，进行化学气相沉积固体膜：向真空化学气相沉积镀炉内通入经高温680摄氏度裂解聚对二甲苯或聚八氟对二甲苯形成的活性单体对二甲苯para-xylylene，金属铜龙头在炉内进行公自转，形成5-10um的有机膜；
d、将步骤c得到的金属铜龙头，对外表进行机械抛光，获得精抛的铜龙头，再进行常规水电镀。
2.权利要求1所述无铅析出黄铜水龙头的处理方法，其特征在于，所述步骤b中，将上述金属铜龙头坯体放入真空化学气相沉积镀炉中，抽真空到10000pa，通入高温130摄氏度的碳氢气体，该碳氢液体为新球的CH1145除油药水，通过高温喷淋将金属铜龙头内外表面的进一步清洗，反应时间2min，然后抽真空到100pa，并通过加热棒将炉内均速升温至100摄氏度,将多余的碳氢液体气化排出后进行等离子辉光清洗步骤。
3.权利要求1或2所述无铅析出黄铜水龙头的处理方法，其特征在于，所述步骤b中，等离子辉光清洗条件为Ar400sccm，偏压1200V，辉光清洗5min。
4.权利要求1所述无铅析出黄铜水龙头的处理方法，其特征在于，所述步骤b中，硅烷偶联剂气体为KH570。
5.权利要求1所述无铅析出黄铜水龙头的处理方法，其特征在于，所述步骤c中，公自转的转速为30rpm，反应时间1-2h。
6.权利要求1所述无铅析出黄铜水龙头的处理方法，其特征在于，所述步骤d中，常规水电镀为电镀铜、镍及铬层。
7.一种权利要求1所述无铅析出黄铜水龙头的处理方法得到的无铅析出黄铜水龙头。
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