CN105088248A - 一种铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及铜基体零件抗氧化腐蚀技术领域，尤其是一种铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，采用铜防变色剂对铜基体零件进行抗氧化处理，其具体是通过对处理工艺中，防变色剂对铜基体零件的浸泡时间、浸泡温度进行控制，使铜防变色剂中的有效成分与铜基体零件形成厚度约为50埃的螯合物，这种螯合物化学性质极稳定，很难被腐蚀破坏，因而具有比常见的重铬酸盐钝化处理更好的防变色效果，能保持原有的金属光泽，不影响锡焊，还可以进行镀覆处理，铜材表面质量及抗腐蚀能力均得到了大幅度的提高，降低铜材原料在制作过程中的成本，缩短了铜材原料产品的制作工艺，提高了铜材原料产品的生产效率，提高了工作效率30％以上。

Description

一种铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法
技术领域
本发明涉及铜基体零件抗氧化腐蚀技术领域，尤其是一种铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法。
背景技术
铜基体材料具有优良的物理性能和机械加工性能，在航天产品中，铜基体零件越来越多，但在加工和使用过程中，零件的氧化问题严重阻碍了铜材料在该领域的应用，主要体现在以下几个方面：首先，零件的加工过程较长，铜基体零件在机械加工结束后，进入镀覆之前，往往就已出现了严重的氧化；铜基体表面氧化会直接影响镀覆质量，其中部分零件还必须要通过机械的办法来去除氧化层，才能进入镀覆工序，少部分零件只能进行报废处理。其次，有的铜基体零件由于产品性能的需要，不能采用防腐镀层方法处理，如镀金、化学镀镍等防氧化手段，只能采用化学钝化处理；根据QJ450B-2005《金属镀覆层系列和选择原则》，化学钝化处理的防氧化能力不高，只适宜在良好环境下工作或在仪表内部的零件的防护与装饰，而铜基体零件在库存保管、装配、调试、环境应力筛选等环节易受到硫化物、碳酸、氨和手汗的影响而导致腐蚀。
不管是零件加工过程中的氧化，还是装调过程中产生的氧化，都会影响产品质量，必须进行返修、返工处理才能满足产品的需要。返修、返工方法都会影响零件质量：一是对零件精度有影响、生产周期延长、表面质量下降；二是生产成本增加。
因此，有研究者在铜基体零件材料抗氧化腐蚀防变色剂方面做出了研究，如专利号为CN201310561512.0的《盘拉铜管在线清洗剂》公开一种盘拉铜管在线清洗剂，清洗剂原料按重量百分比包括溶剂油、苯并三氮唑、抗氧剂T501、BHT；采用窄馏分的精制溶剂油，并与抗氧剂、铜缓蚀剂协同作用，各组分挥发速度均匀，以达到良好的洗净率，并保证铜管表面的润滑，减少铜管擦伤，能够避免铜管残留清洗剂过少而产生的铜管擦伤问题，也不会造成下道检测铜管上带油，易于检测和标识缺陷铜管；专利号为CN201310371878.1的《含苯并咪唑高温铜缓蚀剂及其制备方法》公开了一种含苯并咪唑高温铜缓蚀剂，所述缓蚀剂由苯并咪唑类化合物、苯并三氮唑、巯基苯并噻唑、甲基苯并三氮唑、氢氧化钠和水组成，各组分质量分数为：苯并咪唑类化合物2％～3％、苯并三氮唑1％～1.5％、巯基苯并噻唑0.5％～0.7％、甲基苯并三氮唑0.5％～0.7％、氢氧化钠1％～2％、余量为去离子水；及其制备方法；又如专利号为CN201310034939.5的《一种防铜氧化变色剂及其制备方法》公开了一种防铜氧化变色剂及其制备方法，本发明的溶剂为水，1L该防铜氧化变色剂中包括如下配比的组分：苯并三氮唑4～8g、硫脲1～3g、D-葡萄糖酸钠1～3g、表面活性剂0.1～0.3g和有机助溶剂30～50mL及其制备方法等，均是对含有苯并咪唑的防变色剂的组配以及制备方法进行研究与探讨，而没有对含有苯并咪唑的防变色剂处理铜基体零件过程中的理化条件进行探索与研究，进而没有对含有苯并咪唑的防变色剂使用时的最佳条件进行控制。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种能够提高铜基体零件的抗氧化腐蚀能力，延长抗腐蚀氧化时间，增强铜基体零件的使用寿命和保存寿命，进而降低材料浪费，降低铜基体零件的制作成本，并且通过对采用的铜防变色剂进行时间和温度的恰当控制，使其中的有效成分(C6H5N3)能够与铜基体零件形成厚度约为50埃的化学性质极为稳定的螯合物，进而保持原有的金属光泽，不影响锡焊，还可以进行镀覆处理铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法。
为了实现本发明的目的，具体是通过一种铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，采用铜防变色剂对铜基体零件进行抗氧化处理，其具体是通过对处理工艺中，防变色剂对铜基体零件的浸泡时间、浸泡温度进行控制，使铜防变色剂中的有效成分与铜基体零件形成厚度约为50埃的螯合物。
进一步的，所述的铜防变色剂的主要成分为苯并三氮唑，分子式为C6H5N3。
进一步的，所述的浸泡时间≥15-20min。
更进一步的，所述的浸泡时间≥15-18min。
再进一步的，所述的浸泡时间≥15-16min。
进一步的，所述的浸泡温度为20-30℃。
更进一步的，所述的浸泡温度为24-30℃。
再进一步的，所述的浸泡温度为26-30℃。
再进一步的，所述的浸泡温度为28-30℃。
优选地，所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其具体的处理步骤包括碱洗、漂洗、酸洗、漂洗、浸泡、漂洗、烘干、检验，在浸泡时，浸泡的温度为30℃下浸泡15min。
与现有技术相比，本发明的技术效果体现在：
1通过采用铜防变色剂对铜基体零件进行抗氧化处理，并在处理工艺中，对防变色剂浸泡铜基体零件的时间和温度进行恰当的控制，使铜防变色剂中的有效成分(C6H5N3)与铜基体零件形成厚度约为50埃的螯合物，这种螯合物化学性质极稳定，很难被腐蚀破坏，因而具有比常见的重铬酸盐钝化处理更好的防变色效果，能保持原有的金属光泽，不影响锡焊，还可以进行镀覆处理。
2本发明的工艺过程简单、时间短，在防氧化腐蚀工艺操作过程中，只需将溶液温度升高到30℃，在溶液中浸泡处理15min；再用水清洗干净晾干即可；采用的防氧化腐蚀工艺方法的整个加工时间，是传统钝化处理所用时间的四分之一，使生产效率提高30％以上；并且为铜防变色剂提供了一种合理使用，使其效果能够充分体现，对铜基体零件抗氧化腐蚀的时间提供保障。
3本发明的工艺为铜基体零件抗氧化腐蚀的增强提供了可能性，并且将铜基体抗氧化腐蚀时间比传统的工艺方法提高了一倍以上，具有显著的经济效益。
4本发明采用环保的铜防变色剂对铜基体零件进行处理，符合当今社会的环保理念，并且与传统工艺相比，可以降低了能耗达三分之二。
附图说明
图1为本发明铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法的工艺流程图。
图2为本发明铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法处理后的零件的抗腐蚀能力与处理过程中浸泡时间的关系曲线图。
图3为本发明铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法处理后的零件的抗腐蚀时间和抗腐蚀处理液温度关系曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，按照碱洗、漂洗、酸洗、漂洗、浸泡、漂洗、烘干、检验等传统的工艺步骤，具体是在浸泡步骤中：采用主要成分为苯并三氮唑，分子式为C6H5N3的铜防变色剂对铜基体零件进行抗氧化处理，在处理过程中，铜防变色剂的温度为30℃，浸泡15min后，铜基体零件的表面与铜防变色剂中的有效成分(C6H5N3)形成厚度约为50埃的螯合物后，能保持原有的金属光泽，不影响锡焊，还可以进行镀覆处理。所用的钝化时间为传统钝化处理时间的四分之一，提高了工作效率为30％以上，具有显著的经济效益。
实施例2-11
在实施例1的基础上，实施例2-11的具体变化情况如下表所示：
试验例：
试验例1
将不同样件在30℃处理液中浸泡不同的时间后，浸泡时间与铜基体零件抗腐蚀能力如图2所示。
从图2中可以看出，在钝化处理时间较短时，零件表面抗腐蚀能力随着浸泡时间的延长线性增强，当处理时间达到15min后，抗腐蚀能力趋于稳定。用目视观察可以看出，零件表面形成完整而均匀且有光泽的钝化膜层，表面光泽度较好。
由图2中可以得出，浸泡时间的长短是铜基体零件表面抗腐蚀能力强弱的关键参数。浸泡初期，铜原子与防变色剂溶液反应生成螯合物，当达到一定浸泡时间，螯合物达到一定厚度后，生成的螯合物阻碍进一步反应，抗腐蚀处理即告完成。当浸泡时间达到15min以上，螯合物厚度趋于饱和厚度。
试验例2
将不同样件在不同温度的处理液中浸泡15min后，零件表面抗腐蚀时间和抗腐蚀处理液温度关系如图3所示。
从图3可以看出，随着抗腐蚀处理液温度升高，铜基体零件表面抗腐蚀能力逐渐增强，当温度超过30℃后，零件表面抗腐蚀能力反而逐渐下降。从热力学角度来分析，温度升高有利于加快螯合物的生成，但过高的温度也会促使螯合物溶解。在适当的温度下，螯合物生长速度较快，溶解速度较慢，在这一动态过程中，表现为螯合物厚度增厚，抗腐蚀能力增强。随着温度进一步升高，螯合物溶解速度逐渐抵消生长速度，进一步提高处理液温度不利于螯合物生成。可以推断，将抗腐蚀处理液的温度控制在20℃～30℃时，零件表面抗腐蚀效果较好。
试验例3
取10只铜基体零件分别分成两组，每组为5只；一组采用本发明的铜基体零件抗氧化腐蚀的处理方法进行处理，另外一组采用铬酸盐钝化抗腐蚀处理方法处理，按QJ486-90《铜及铜合金钝化膜层抗腐蚀试验的方法》进行测试。并对其处理5s时表面色泽状态以及表面起泡时间进行对比，对比结果如表1所示：
表1铜材防变色剂与铬酸盐钝化效果对比(样件基材为HPb59-1)
从表1可以看出，铜材防变色剂处理后，零件表面色泽不受影响，色泽光亮，无色差，按标准方法测试起泡时间达到9s～11s；采用传统的铬酸盐钝化处理的零件表面色泽灰暗，存在轻微色差，按标准方法测试起泡时间为4s～5s。可以看出，铜材零件采用铜材防变色剂处理后，表面质量优于传统的钝化处理，在自然环境下，铜材表面质量及抗腐蚀能力均得到了大幅度的提高。
在此有必要指出的是，以上具体实施例和试验例仅仅为本发明的优佳实施方式，而不能限定为本发明的保护范围，因此，本领域的技术人员在此基础上作出的任何与本发明创造相比，没有突出的实质性特点和显著的进步的发明，均为本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：采用铜防变色剂对铜基体零件进行抗氧化处理，其具体是通过对处理工艺中，防变色剂对铜基体零件的浸泡时间、浸泡温度进行控制，使铜防变色剂中的有效成分与铜基体零件形成厚度约为50埃的螯合物。
2.如权利要求1所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：所述的铜防变色剂的主要成分为苯并三氮唑，分子式为C6H5N3。
3.如权利要求1所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：所述的浸泡时间≥15-20min。
4.如权利要求1所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：所述的浸泡时间≥15-18min。
5.如权利要求1所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：所述的浸泡时间≥15-16min。
6.如权利要求1所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：所述的浸泡温度为20-30℃。
7.如权利要求1所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：所述的浸泡温度为24-30℃。
8.如权利要求1所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：所述的浸泡温度为26-30℃。
9.如权利要求1所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：所述的浸泡温度为28-30℃。
10.如权利要求1-9任一项所述的铜基体零件抗氧化腐蚀处理方法，其特征在于：其具体的处理步骤包括碱洗、漂洗、酸洗、漂洗、浸泡、漂洗、烘干、检验，在浸泡时，浸泡的温度为30℃下浸泡15min。
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