CN105112904B - 一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用，属于表面镀覆技术领域。本发明的沉积促进剂由硅藻土0.5%～1%，葡萄糖酸钠1%～2%，三乙醇胺0.5%～1%，亚锡盐35%～45%，磷酸二氢铵1%～3%，OP‑10 5%～10%，无机酸1%～1.5%和余量为水组成并按一定添加顺序配制。本发明的沉积促进剂应用于机械镀方法在钢铁制品表面形成铜或铜合金镀层，它使用时的加入量是铜或铜合金粉加入质量的1/3～1/2。在钢铁制件的机械镀技术中采用本发明沉积促进剂可实现铜或铜合金粉在钢铁制件表面的快速沉积，获得表面平滑、色泽均匀的铜及铜合金镀层。

Description

一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用
技术领域
本发明涉及一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用，属于表面镀覆技术领域。
背景技术
机械镀技术是欧美等发达国家在上世纪60年代进入工业应用的一种新型的绿色表面防护工艺，其具有效率高、成本低、能耗小、工艺简单、环境污染小等特征。近几年来，随着环保压力的增加以及小电镀厂的关闭，机械镀技术受到了表面处理行业的青睐。但其在发展过程中也暴露出了一些问题，如镀层种类单一，尤其是难以满足相关行业的生产需求。随着绿色表面工程的发展以及环保压力的增大，电子、电器、装饰五金领域对机械镀铜的发展提供了良好的契机。但文献检索表明，表面防护领域对机械镀铜工艺的研究甚少，于萍曾在“机械镀铜及铜合金工艺及其耐蚀性研究”（电镀与精饰，2005，第6期，7～9页）一文中通过在机械镀过程中添加铜粉、CuSO4·5H2O、硫酸氢钠、聚乙二醇在钢铁制件表面制备了纯铜层，但其生产实践应用情况未见报道。机械镀铜及铜合金所采用的主要成层材料为铜粉或铜合金粉，与锌及锌合金粉相比，金属铜易氧化，且金属铜的标准电极电位比锌要正的多，所以从机理上分析常规的机械镀锌沉积促进剂（或者是机械镀锌镀层增厚过程所添加的促进剂）已不再适合于机械镀铜及铜合金镀层工艺。机械镀行业的技术人员采用常规的机械镀锌工艺，将锌粉更换为铜粉或铜合金粉，进行了大量的实验研究和生产尝试，最终均以失败而告终。为此，研究一种适合于机械镀铜及铜合金的沉积促进剂，在钢铁制件表面获得表面平滑、镀层完整、色泽均匀的铜及铜合金镀层成为该领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种械镀铜及铜合金层的沉积促进剂，所述沉积促进剂的成分及其重量百分比为硅藻土0.5%～1%，葡萄糖酸钠1%～2%，三乙醇胺0.5%～1%，亚锡盐35%～45%，磷酸二氢铵1%～3%，OP-10 5%～10%，无机酸1%～1.5%，余量为水。
所述沉积促进剂配制时为了防止金属盐在水中发生水解，可以先向水中添加无机酸，然后添加OP-10，最后添加其它化学原料。
所述无机酸为硫酸或磷酸。
所述机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂用于钢铁制件表面机械镀铜及铜合金层，加入量为铜或铜合金粉加入质量的1/3～1/2。
本发明所述沉积促进剂使用方法为常规方法，具体包括以下步骤：
（1）前处理：采用电镀、热浸镀等表面处理技术常用的化学法、电化学法、超声波法、氧化法等除去钢铁制件表面的各类油、脂、蜡等污物，采用电镀、热浸镀等表面处理技术常用的化学酸洗法、机械法等去除钢铁制件表面的锈垢、氧化皮等污物，经前处理后钢铁制件表面裸露出洁净的表面；
（2）建立基层：采用常规机械镀锌方法借助于通用的机械镀设备在钢铁制件表面建立锌－锡基层；
（3）镀铜：建立基层后向镀筒内添加铜粉或铜合金粉，然后按所添加铜粉或铜合金粉质量的1/3～1/2计算量添加所述的沉积促进剂水溶液，机械镀设备的镀筒转动3～6分钟（此过程可根据镀层的厚度要求多次循环添加铜粉或铜合金粉、沉积促进剂水溶液，循环加料的时间间隔为3～6分钟）；
（4）强化：向机械镀设备的镀筒中添加清洁自来水，镀筒继续转动1～2分钟，然后卸料、工件分离，钢铁制件表面获得一层铜镀层或铜合金镀层。
本发明的有益效果：
（1）采用本发明的沉积促进剂施镀时铜粉或铜合金粉上粉速度快，可达到每3～5分钟10微米厚度的沉积速度。
（2）本发明沉积促进剂不含有硫酸铜，利用铜粉或铜合金粉在钢铁制件表面获得的铜层或铜合金层，镀层色泽均匀，不变色。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
本实施例所述机械镀铜及铜合金层的沉积促进剂的成分及其重量百分比为：
硅藻土 0.5%
葡萄糖酸钠 1%
三乙醇胺 0.5%
氯化亚锡 40%
磷酸二氢铵 1%
OP-10 6%
硫酸 1%
水 50%
以上原料均为工业级化工原料，水为干净的自来水。
本实施例所述机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂用于钢铁制件表面机械镀铜及铜合金，待镀钢铁制件为Ф20厚度3 mm的平垫片100 kg，被镀表面积9.5㎡。按上述原料及其重量百分比配制沉积促进剂水溶液（首先向水中添加硫酸，然后添加OP-10，最后添加其它化工原料）。将经过前处理的钢铁制件按常规机械镀锌操作方法建立基层，然后向镀筒中添加807.5 g紫铜粉，随后向镀筒内添加配制的沉积促进剂水溶液（添加量为紫铜粉质量的1/3），镀筒继续转动5分钟后向镀筒内添加适量自来水完成镀层强化，之后卸料、分离，钢铁制件表面获得色泽均匀的紫铜镀层，横断面金相法发现紫铜镀层厚度约8微米，且镀层厚度均匀，不变色。
实施例2
本实施例所述机械镀铜及铜合金层的沉积促进剂的成分及其重量百分比为：
硅藻土 1%
葡萄糖酸钠 2%
三乙醇胺 1%
硫酸亚锡 45%
磷酸二氢铵 3%
OP-10 8%
磷酸 1%
水 39%
以上原料均为工业级化工原料，水为干净的自来水。
本实施例所述机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂用于钢铁制件表面机械镀铜及铜合金，待镀钢铁制件为Ф16厚度2 mm的平垫片100 kg，被镀表面积14㎡。按上述原料及其重量百分比配制沉积促进剂水溶液（首先向水中添加磷酸，然后添加OP-10，最后添加其它化工原料）。将经过前处理的钢铁制件按常规机械镀锌操作方法建立基层，然后向镀筒中添加1190 g紫铜粉，随后向镀筒内添加配制的沉积促进剂水溶液（添加量为紫铜粉质量的1/2），镀筒继续转动5分钟后向镀筒内添加适量自来水完成镀层强化，之后卸料、分离，钢铁制件表面获得色泽均匀的紫铜镀层，横断面金相法发现紫铜镀层厚度约8微米，且镀层厚度均匀，不变色。
实施例3
本实施例所述机械镀铜及铜合金层的沉积促进剂的成分及其重量百分比为：
硅藻土 0.6%
葡萄糖酸钠 1.4%
三乙醇胺 0.8%
硫酸亚锡 35%
磷酸二氢铵 2.4%
OP-10 5%
硫酸 1.5%
水 53.3%
以上原料均为工业级化工原料，水为干净的自来水。
本实施例所述机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂用于钢铁制件表面机械镀铜及铜合金，待镀钢铁制件为Ф2.5mm长度为50 mm的铁钉100 kg，被镀表面积22.5㎡。按上述原料及其重量百分比配制沉积促进剂水溶液（首先向水中添加硫酸，然后添加OP-10，最后添加其它化工原料）。将经过前处理的钢铁制件按常规机械镀锌操作方法建立基层，然后向镀筒中添加1912.5 g紫铜粉，随后向镀筒内添加配制的沉积促进剂水溶液（添加量为紫铜粉质量的2/5），镀筒继续转动5分钟；然后再次向镀筒内添加1912.5 g紫铜粉，随后再次向镀筒内添加配制的沉积促进剂水溶液（添加量为紫铜粉质量的2/5），镀筒继续转动5分钟后向镀筒内添加适量自来水完成镀层强化，之后卸料、分离，钢铁制件表面获得色泽均匀的紫铜镀层，横断面金相法发现紫铜镀层厚度约17微米，且镀层厚度均匀，不变色。
实施例4
本实施例所述机械镀铜及铜合金层的沉积促进剂的成分及其重量百分比为：
硅藻土 0.8%
葡萄糖酸钠 1.8%
三乙醇胺 0.6%
氯化亚锡 43%
磷酸二氢铵 1.8%
OP-10 10%
磷酸 1.2%
水 40.8%
以上原料均为工业级化工原料，水为干净的自来水。
本实施例所述机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂用于钢铁制件表面机械镀铜及铜合金，待镀钢铁制件为Ф20厚度3 mm的平垫片100 kg，被镀表面积9.5㎡。按上述原料及其重量百分比配制沉积促进剂水溶液（首先向水中添加磷酸，然后添加OP-10，最后添加其它化工原料）。将经过前处理的钢铁制件按常规机械镀锌操作方法建立基层，向镀筒中添加807.5 g黄铜粉，随后向镀筒内添加配制的上述所述促进剂水溶液（添加量为黄铜粉质量的1/3），镀筒继续转动5分钟；然后再次向镀筒内添加807.5 g黄铜粉，随后再次向镀筒内添加配制的上述促进剂水溶液（添加量为黄铜粉质量的1/3），镀筒继续转动5分钟；然后第三次向镀筒内添加807.5 g黄铜粉，随后第三次向镀筒内添加配制的上述促进剂水溶液（添加量为黄铜粉质量的1/2），镀筒继续转动5分钟后向镀筒内添加适量自来水完成镀层强化，之后卸料、分离，钢铁制件表面获得色泽均匀的黄铜镀层，横断面金相法发现黄铜镀层厚度约26微米，且镀层厚度均匀，不变色。

Claims (3)

1.一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂，其特征在于：所述沉积促进剂的成分及其重量百分比为硅藻土0.5%～1%，葡萄糖酸钠1%～2%，三乙醇胺0.5%～1%，亚锡盐35%～45%，磷酸二氢铵1%～3%，OP-10 5%～10%，无机酸1%～1.5%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂，其特征在于：所述无机酸为硫酸或磷酸。
3.根据权利要求1或2所述机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂用于钢铁制件表面机械镀铜及铜合金层，其特征在于：使用时沉积促进剂的加入量为铜或铜合金粉加入质量的1/3～1/2。
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