CN105970197A

CN105970197A - 一种锌合金化学镀铜液及应用

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Publication number: CN105970197A
Application number: CN201610342872.5A
Authority: CN
Inventors: 林高用; 王洪洋; 赵思宇; 王晶莉; 周杨鑫
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2036-05-23
Also published as: CN105970197B

Abstract

本发明涉及一种锌合金化学镀铜液及应用，属于金属表面化学处理技术领域。该化学镀铜液主要由铜盐、还原剂、络合剂、稳定剂、表面活性剂、促进剂组成。其中各组分的浓度为：铜盐10～30g/L、还原剂5～20g/L、稳定剂7～50mg/L、络合剂30～120g/L、表面活性剂5～80mg/L、促进剂0.1～15g/L。使用本发明提供的锌合金化学镀铜液，缩短了传统锌合金化学镀铜的前处理工序，且降低了化学镀铜对温度条件的要求。本发明所开发镀铜液可以大大提高锌合金化学镀铜时的沉铜速率。所得产品镀层均匀，镀层与基底结合良好，便于大规模应用。

Description

一种锌合金化学镀铜液及应用

技术领域

本发明涉及一种锌合金化学镀铜液及应用，属于金属表面化学处理技术领域。

背景技术：

锌合金广泛应用于各种装饰领域，如家具配件、建筑装饰、浴室配件、玩具、各种金属饰扣、灯饰零件等。然而，锌合金在环境中表面极易发生氧化和腐蚀从而影响其美观度，并且随着氧化和腐蚀时间的延长，锌合金的其他性能也会受到很大的影响。因此，锌合金在应用过程中进行表面防护是非常有必要的。锌是两性金属，其标准电极电位为-0.76V，因此锌及锌合金均具有较大的化学活性，无论是电镀还是化学镀，锌的表面处理一直有较大的难度。

化学镀是指在无外接电流的作用下，利用处于同一溶液内的金属离子以及还原剂，在具有催化活性的基体表面发生氧化还原反应，从而在基体表面化学沉积得到金属或合金镀层的一种表面处理技术。与电镀相比，化学镀可以对一些形状复杂的工件进行全表面施镀，且无需外加电流，不存在氢脆的问题。锌合金化学镀铜可以提高铜镀层在锌铸件、锌铝铸件、锌铜铸件表面的结合力，具有高速镀铜，稳定性高，工作温度和溶液浓度适用范围较宽的优点。铜层致密，镀层是光亮紫铜色，可广泛应用于各种锌合金制品中。传统的锌合金化学镀铜采用含氰化合物或甲醛作为还原剂，对人体存在较大的危害且会对环境造成污染。目前已开发出来的锌合金化学镀铜工艺，通常需要对锌合金进行一系列的前处理，即：除油、酸洗、活化等，工序复杂，且镀层稳定性较差。

因此，需要发明一种适合锌合金材料的环保新型的化学镀铜溶液及操作方法简单的化学镀铜工艺，从而实现锌合金快速、环保、铜镀层质量良好的化学镀铜。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足之处，一种沉铜速率快，操作工序简单，污染小的锌合金化学镀铜液及应用。

本发明一种锌合金化学镀铜液，其原料包括水溶性铜盐、还原剂、稳定剂、络合剂、表面活性剂、促进剂；将所述原料配成溶液，所述溶液中

水溶性铜盐的浓度为4～30g/L、优选为10～25g/L、进一步优选为13～20g/L，

还原剂的浓度为2～20g/L、优选为5～15g/L、进一步优选为7～15g/L，

稳定剂的浓度为3～50mg/L、优选为7～36mg/L、进一步优选为15～30mg/L，

络合剂的浓度为20～120g/L、优选为35～90g/L、进一步优选为38～85g/L，

表面活性剂的浓度为5～80mg/L、优选为13～75mg/L、进一步优选为20～70mg/L，

促进剂的浓度为0.01～15g/L、优选为0.05～11g/L、进一步优选为0.1～9g/L，

所述稳定剂选自2.2-联吡啶、硫代硫酸钠、硫脲中的至少一种；优选为一种或两种；

所述促进剂为硫酸镍。

本发明一种锌合金化学镀铜液，所述水溶性铜盐选自硫酸铜、氯化铜、硝酸铜和碳酸铜中的至少一种。优选为硫酸铜。

本发明一种锌合金化学镀铜液，所述还原剂选自次亚磷酸钠、硼氢化物和二羟乙酸中的至少一种；优选为次亚磷酸钠。

本发明一种锌合金化学镀铜液，所述络合剂由EDTA和酒石酸钾钠按质量比，EDTA：酒石酸钾钠＝(1～3):(1.5～5.5)组成。

本发明一种锌合金化学镀铜液，所述表面活性剂选自聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、聚氧化乙烯、脂肪醇聚氧乙烯醚、非离子聚丙烯酰胺中的至少一种；优选为十二烷基硫酸钠、聚氧化乙烯、脂肪醇聚氧乙烯醚、非离子聚丙烯酰胺中的至少一种。

本发明一种锌合金化学镀铜液，所述镀铜液的pH值为11～13。

在工业化应用时，通过氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钾来调整镀铜液的pH值。

本发明一种锌合金化学镀铜液的应用，包括下述步骤：

将表面清洁的待镀件置于镀铜液中，在-20～30℃、优选为室温进行施镀；得到带有铜镀层的镀件。再工业化应用时根据所需镀层厚度确定适度时间，一般为40-60min，施镀后，水洗，烘干，即可得到成品。

本发明一种锌合金化学镀铜液的应用，所述待镀件的材质优选为锌合金。其他材质的待镀件也可采用本发明所开发的镀铜液。

本发明一种锌合金化学镀铜液的应用，所述表面清洁的待镀件为除油后的待镀件；所述除油为：将锌合金零件在碳酸钠溶液中浸泡3-5min，水洗；所述碳酸钠的浓度为4～7g/L。

与现有技术相比，本发明提供的一种锌合金化学镀铜溶液不含含氰化合物和甲醛等对环境和人体有重大危害的成分，有效减小了化学镀铜液对环境的污染。该化学镀铜溶液成本较低，是一种适用于锌合金的环保、稳定、实用的化学镀铜溶液。此外，采用本发明提供的锌合金化学镀铜液，其操作工艺缩短了传统锌合金化学镀铜的前处理工序(本发明仅需除油工艺)，且降低了化学镀铜对温度条件的要求(本发明仅需室温条件)，工艺简单，易于实现，克服了目前锌合金化学镀铜难于起镀问题，是一种环保、经济、实用的化学镀铜工艺，具有良好的应用前景和发展前景。

附图说明

附图1为本发明实施例3所制备成品的照片。

附图2为为本发明对比例1所得样品的照片。

对比图1、图2可以看出，实施例3所制备成品在色泽、光亮度以及施镀效果上远远优于对比例。这在一定程度上说明了本发明取得了意想不到的效果。

具体实施方式

实施例1

本实施例中，锌合金样品为冷轧态锌铜钛变形锌板。

冷轧态锌铜钛变形锌板的除油溶液主要包括以下组分：

NaCO₃ 5g/L

化学镀铜溶液主要包括以下组分：

使用上述化学镀铜液对冷轧态锌铜钛合金进行化学镀铜的具体工艺流程如下：

除油：将锌铜钛变形锌板放入NaCO₃溶液中，温度为室温，除油时间4min，水洗。

镀铜：将上述步骤处理后的锌铜钛变形锌板放置到上述化学镀铜溶液中进行表面镀铜，温度为室温，镀铜时间45min。水洗，烘干。

冷轧态变形锌铜钛锌板经上述化学镀铜工艺后得到的锌板表面呈光亮的紫铜色，镀层均匀。镀铜层与锌板的结合力良好。镀层的厚度为：15μm。

实施例2

本实施例中，锌合金样品为挤压态锌铝合金管。

挤压态锌铝合金管的除油溶液主要包括以下组分：

NaCO₃ 6g/L

化学镀铜溶液主要包括以下组分：

使用上述化学镀铜液对挤压态锌铝合金管进行化学镀铜的具体工艺流程如下：

除油：将挤压态锌铝合金管放入NaCO₃溶液中，温度为室温，除油时间5min，水洗。

镀铜：将上述步骤处理后的锌铝合金管放置到上述化学镀铜溶液中进行表面镀铜，温度为室温，镀铜时间50min。水洗，烘干。

挤压态锌铝合金管经上述化学镀铜工艺后得到的管材表面呈光亮的紫铜色，内部也分布有均匀的紫铜色铜镀层，镀层均匀一致，色泽艳丽。镀层的厚度为：17μm。

实施例3

本实施例中，锌合金样品为冷轧态锌铜钛变形锌板。

冷轧态锌铜钛变形锌板的除油溶液主要包括以下组分：

NaCO₃ 5g/L

化学镀铜溶液主要包括以下组分：

镀铜：将上述步骤处理后的锌铜钛变形锌板放置到上述化学镀铜溶液中进行表面镀铜，温度为室温，镀铜时间60min。水洗，烘干。

如图1所示，冷轧态变形锌铜钛锌板经上述最佳化学镀铜工艺后得到的锌板表面呈光亮的紫铜色，色泽艳丽，镀层均匀。镀铜层与锌板的结合力良好。镀层的厚度为：20μm。

对比例1

本对比例中，锌合金样品为冷轧态锌铜钛合金板。

冷轧态锌铝合金板的除油溶液主要包括以下组分：

NaCO₃ 6g/L

化学镀铜溶液主要包括以下组分：

使用上述化学镀铜液对冷轧态锌铝合金板进行化学镀铜的具体工艺流程如下：

除油：将冷轧态锌铝合金板放入NaCO₃溶液中，温度为室温，除油时间5min，水洗。

镀铜：将上述步骤处理后的冷轧态锌铝合金板放置到上述化学镀铜溶液中进行表面镀铜，温度为室温，镀铜时间50min。水洗，烘干。

如图2所示，冷轧态锌铝合金板经上述化学镀铜工艺后得到的管材表面镀层分布不均匀，呈暗红色，无光亮度，且存在无镀层的区域，镀层厚度仅为7μm。

本发明提供了一种锌合金化学镀铜液及化学镀铜工艺的方法与思路。上述实施例用来解释本发明，在于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种锌合金化学镀铜液，其特征在于：所述镀铜液的原料包括水溶性铜盐、还原剂、稳定剂、络合剂、表面活性剂、促进剂；将所述原料配成溶液，所述溶液中

水溶性铜盐的浓度为4～30g/L，

还原剂的浓度为2～20g/L，

稳定剂的浓度为3～50mg/L，

络合剂的浓度为20～120g/L，

表面活性剂的浓度为5～80mg/L，

促进剂的浓度为0.01～15g/L，

所述稳定剂选自2.2-联吡啶、硫代硫酸钠、硫脲中的至少一种；

所述促进剂为硫酸镍。

2.根据权利要求1所述的一种锌合金化学镀铜液，其特征在于：

所述溶液中

水溶性铜盐的浓度为10～25g/L，

还原剂的浓度为5～15g/L，

稳定剂的浓度为13～36mg/L，

络合剂的浓度为35～90g/L，

表面活性剂的浓度为13～75mg/L，

促进剂的浓度为0.05～11g/L，

所述稳定剂选自2.2-联吡啶、硫代硫酸钠、硫脲中一种或两种。

3.根据权利要求2所述的一种锌合金化学镀铜液，其特征在于：

所述溶液中

水溶性铜盐的浓度为13～20g/L，

还原剂的浓度为7～15g/L，

稳定剂的浓度为15～30mg/L，

络合剂的浓度为38～80g/L，

表面活性剂的浓度为20～70mg/L，

促进剂的浓度为0.1～9g/L。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种锌合金化学镀铜液，其特征在于：所述水溶性铜盐选自硫酸铜、氯化铜、硝酸铜和碳酸铜中的至少一种。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种锌合金化学镀铜液，其特征在于：所述还原剂选自次亚磷酸钠、硼氢化物和二羟乙酸中的至少一种。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种锌合金化学镀铜液，其特征在于：所述络合剂由EDTA和酒石酸钾钠按质量比，EDTA：酒石酸钾钠＝(1～3):(1.5～5.5)组成。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的一种锌合金化学镀铜液，其特征在于：所述表面活性剂选自聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、聚氧化乙烯、脂肪醇聚氧乙烯醚、非离子聚丙烯酰胺中的至少一种；

所述镀铜液的pH值为11～13。

8.一种如权利要求1-3任意一项所述的锌合金化学镀铜液的应用，其特征在于包括下述步骤：

将表面清洁的待镀件置于镀铜液中，在-20～30℃进行施镀；得到带有铜镀层的镀件。

9.根据权利要求8所述的一种锌合金化学镀铜液的应用；其特征在于：所述待镀件的材质为锌合金。

10.根据权利要求9所述的一种锌合金化学镀铜液的应用；其特征在于：

将锌合金零件在碳酸钠溶液中浸泡3-5min，，水洗，进行除油；所述碳酸钠的浓度为4～7g/L；

将除油后的将表面清洁的待镀件置于镀铜液中，在室温进行施镀；得到带有铜镀层的镀件。