CN106283027B - 黄铜表面制备银白色化学转化膜的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在黄铜表面制备银白色化学转化膜的方法,其核心在于黄铜表面与转化液发应,生成的有色离子沉积在其表面,形成一层银白色化学转化膜。首先,将黄铜基体除油、抛光、活化、清洗,然后将其放入含锑盐的酸性溶液,在一定温度下,使其与溶液反应,待黄铜表面生成颜色均匀稳定的银白色膜层后取出,再进行相关的后续处理,防止膜层表面被污染。本发明的优点在于:工艺流程简单,成本低,所制备的膜层耐酸腐蚀性强,结合力好,能够同时的起到装饰和防腐的作用。
Description
技术领域
本发明属于表面处理技术领域,涉及黄铜表面耐腐蚀及具有功能性防护层的制备方法。
背景技术
铜锌合金又称黄铜, 其强度和可塑性适用范围宽,具有良好的机械性能和铸造性能,在材料加工,工件制造,工艺品制作等方面应用广泛。但普通的二元黄铜易氧化变色,在高温高湿的环境中耐蚀性较差,另外在装饰领域由于近年来产品的更新换代及出口的需要,黄铜单一的色调已经远不能满足生产要求。所以在使用时常进行表面处理,同时起到装饰和防腐的作用。
金属表面化学转化膜的制备分为化学法和电化学法两种,相比于电化学法,化学法工艺设备简单,不耗电,成本低,边缘效应不明显,对形状复杂的工件更为适用。近年来国内外关于黄铜表面制备古铜色,铜绿色,黑色等转化膜的报道很多,但在制备银白色转化膜方面仍多采用化学镀镍的方法。同时所制备的膜层仍存在着结合力差,易变色,耐蚀性不强等问题。
发明内容
针对上述问题,本发明提供一种黄铜表面制备银白色化学转化膜的方法。
本发明采取的技术方案是:一种黄铜表面银白色化学转化膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤
步骤一:配制转化液、除油液、抛光液、活化液;
步骤二:将黄铜浸入除油液中进行除油,之后水洗;
步骤三:将经步骤二处理后的黄铜浸入抛光液中进行抛光,之后水洗;
步骤四:将经步骤三处理后的黄铜浸入活化液中活化,之后水洗;
步骤五:将经步骤四处理后的黄铜浸入转化液中使其与之反应,成膜后取出,水洗吹干,即可在黄铜表面制得银白色化学转化膜;
步骤六:将成膜后的黄铜用水清洗,并用湿布或毛刷擦拭,吹干;
步骤七:通过电化学测试及硝酸点滴实验检测转化膜的耐蚀性。
作为一种优选的技术方案:转化液组成为,1L溶液中含
三氧化二锑 5-10g
盐酸 200-300mL
酒石酸 20-30g
苯并三氮唑 0.5-1g
乙醇 20-30mL。
作为一种优选的技术方案:配置方法为将苯并三氮唑用乙醇溶解,再放入酒石酸加水混合,之后先加三氧化二锑,再加盐酸至沉淀完全溶解,即得制备银白色膜层的转化液。
作为一种优选的技术方案:除油过程在60-700C条件下反应3-5min,除油液的组成为
氢氧化钠 40-50 g/L
碳酸钠 15-20 g/L
磷酸钠40-50 g/L
硅酸钠 5-8 g/L。
作为一种优选的技术方案:抛光过程在室温条件下反应30s,抛光液的组成为
双氧水 600 -700 mL/L
乙二醇 120-150 g/L
硫酸 30- 40g/L
OP-10 1-3ml。
作为一种优选的技术方案:活化过程在室温条件下反应10-20s,活化液组成为:硫酸10ml/L。
作为一种优选的技术方案:转化反应为在室温条件下反应3-5min。
作为一种优选的技术方案:转化膜形成后可进行涂漆保护。
本发明的有益效果是:采用化学方法在黄铜表面制备银白色转化膜使工艺流程简单、成本低廉;所制备的膜层颜色均匀、耐酸腐蚀性强、结合力好,能够同时起到装饰和防腐的作用。
附图说明
图1所示为实施例1的黄铜表面成膜前后的塔菲尔极化曲线;
图中:a黄铜表面成膜前的塔菲尔极化曲线、b黄铜表面成膜后的塔菲尔极化曲线。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述作简单地介绍,显而易见,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
实施例1:
1)称取0.5000g苯并三氮唑加20mL乙醇溶解,之后加入20.0000g酒石酸用水溶解,再加入5.0000g三氧化二锑,之后加200mL盐酸使沉淀完全溶解,加水定容至1000mL;
2)称取50g氢氧化钠,20g碳酸钠,50g磷酸钠,8g硅酸钠依次溶于水中,加水定容至1000mL;
3)量取700mL双氧水,之后加入150g乙二醇,40g浓硫酸,2mLOP-10,加水定容至1000mL;
4)将10mL浓硫酸缓慢加入水中,冷却至室温后加水定容至1000mL;
5)黄铜表面前处理:对基体在700C条件下进行除油,持续时间为时间5min;在室温条件下进行抛光,持续时间为30s;在室温条件下进行活化处理;持续时间20s,每两步操作之间穿插一道水洗工序;
6)将经前处理后的基体清洗吹干,浸入转化液中制备化学转化膜。温度为室温,时间为3分钟;
7) 后处理,将成膜后的黄铜用水清洗,并用湿布擦拭,吹干;
8) 通过电化学测试及硝酸点滴实验检测转化膜的耐蚀性,结果如下
黄铜试样 | E corr/ V | i corr /( A/cm2 ) | Rp / Ω |
成膜前 | -0.283 | 2.388×10-5 | 0.1263 |
成膜后 | -0.134 | 5.992×10-6 | 0.4049 |
表1黄铜成膜前后电化学测试结果
图1和表1为着色前后塔菲尔曲线及电化学测试结果。结合图表可知,铜片着色后腐蚀电流减小,腐蚀电位正移,腐蚀电阻增大,表明铜片的耐蚀性显著增强;
为进一步检测着色黄铜的耐蚀性,将密度为1.42g/L 的浓硝酸稀释一倍用作点滴实验的测试液。实验测得着色黄铜表面出现第一个气泡的平均时间为49s;根据QJ486-1990标准规定8s以上合格,说明该工艺所制备的着色膜层耐蚀性良好;
9) 根据ISO2409百格测试标准检测膜层的结合力,在发黑黄铜表面选取一60 mm* 60 mm的范围内用裁纸刀划2 mm * 2mm的格子,所有切割线都必须划透膜层至基体表面;然后将胶带贴在划了格子的试样表面,手持胶带的一端,按与膜层表面垂直的方向在0.5~1秒内迅速将胶带拉开,检查膜层被胶带粘起而剥离的情况。实验发黑黄铜表面发现着色膜层均未有出现任何起皮,剥落,破碎的现象,说明所制备的膜层与基体结合力好;
实施例2
1)称取0.8000g苯并三氮唑加25mL乙醇溶解,之后加入26.0000g酒石酸用水溶解,再加入7.0000g三氧化二锑,之后加240mL盐酸使沉淀完全溶解,加水定容至1000mL;
2)称取40g氢氧化钠,15g碳酸钠,40g磷酸钠,5g硅酸钠依次溶于水中,加水定容至1000mL;
3)量取600mL双氧水,之后加入120g乙二醇,30g浓硫酸,1mLOP-10,加水定容至1000mL;
4)将10mL浓硫酸缓慢加入水中,冷却至室温后加水定容至1000mL;
5)黄铜表面前处理:对基体在600C条件下进行除油,持续时间为3min;在室温条件下进行抛光,持续时间为30s;在室温条件下进行活化,持续时间为10s;每两步操作之间穿插一道水洗工序;
6)将经前处理后的基体清洗吹干,浸入转化液中制备化学转化膜。温度为室温,时间为5分钟;
7) 后处理,将成膜后的黄铜用水清洗,并用湿布擦拭,吹干;
8) 通过电化学测试及硝酸点滴实验检测转化膜的耐蚀性,结果如下
黄铜试样 | E corr/ V | i corr /( A/cm2 ) | Rp/Ω |
成膜前 | -0.283 | 2.388×10-5 | 0.1263 |
成膜后 | -0.144 | 6.188×10-6 | 0.3929 |
表2黄铜成膜前后电化学测试结果
表2为着色前后电化学测试结果,铜片着色后腐蚀电流减小,腐蚀电位正移,腐蚀电阻增大,表明铜片的耐蚀性显著增强;
为进一步检测着色黄铜的耐蚀性,将密度为1.42g/L 的浓硝酸稀释一倍用作点滴实验的测试液。实验测得着色黄铜表面出现第一个气泡的平均时间为47s;根据QJ486-1990标准规定8s以上合格,说明该工艺所制备的着色膜层耐蚀性良好;
10) 根据ISO2409百格测试标准检测膜层的结合力,在发黑黄铜表面选取一60 mm* 60 mm的范围内用裁纸刀划2 mm * 2mm的格子,所有切割线都必须划透膜层至基体表面;然后将胶带贴在划了格子的试样表面,手持胶带的一端,按与膜层表面垂直的方向在0.5~1秒内迅速将胶带拉开,检查膜层被胶带粘起而剥离的情况。实验发黑黄铜表面发现着色膜层均未有出现任何起皮,剥落,破碎的现象,说明所制备的膜层与基体结合力好;
实施例3
1)称取1.0000g苯并三氮唑加30mL乙醇溶解,之后加入30.0000g酒石酸用水溶解,再加入10.0000g三氧化二锑,之后加300mL盐酸使沉淀完全溶解,加水定容至1000mL;
2)称取43g氢氧化钠,17g碳酸钠,45g磷酸钠,7g硅酸钠依次溶于水中,加水定容至1000mL;
3)量取660mL双氧水,之后加入135g乙二醇,35g浓硫酸,3mLOP-10,加水定容至1000mL;
4)将10mL浓硫酸缓慢加入水中,冷却至室温后加水定容至1000mL;
5)黄铜表面前处理:对基体在650C条件下进行除油,持续时间为4min;在室温条件下进行抛光,持续时间为30s;在室温条件下进行活化,持续时间为15s;每两步操作之间穿插一道水洗工序;
6)将经前处理后的基体清洗吹干,浸入转化液中制备化学转化膜。温度为室温,时间为4分钟;
7) 后处理,将成膜后的黄铜用水清洗,并用湿布擦拭,吹干;
8) 通过电化学测试及硝酸点滴实验检测转化膜的耐蚀性,结果如下
黄铜试样 | E corr/ V | i corr /( A/cm2 ) | Rp/Ω |
成膜前 | -0.283 | 2.388×10-5 | 0.1283 |
成膜后 | -0.154 | 6.362×10-6 | 0.3865 |
表3黄铜成膜前后电化学测试结果
表3为着色前后电化学测试结果,铜片着色后腐蚀电流减小,腐蚀电位正移,腐蚀电阻增大,表明铜片的耐蚀性显著增强;
为进一步检测着色黄铜的耐蚀性,将密度为1.42g/L 的浓硝酸稀释一倍用作点滴实验的测试液。实验测得着色黄铜表面出现第一个气泡的平均时间为50s;根据QJ486-1990标准规定8s以上合格,说明该工艺所制备的着色膜层耐蚀性良好;
11) 根据ISO2409百格测试标准检测膜层的结合力,在发黑黄铜表面选取一60 mm* 60 mm的范围内用裁纸刀划2 mm * 2mm的格子,所有切割线都必须划透膜层至基体表面;然后将胶带贴在划了格子的试样表面,手持胶带的一端,按与膜层表面垂直的方向在0.5~1秒内迅速将胶带拉开,检查膜层被胶带粘起而剥离的情况。实验发黑黄铜表面发现着色膜层均未有出现任何起皮,剥落,破碎的现象,说明所制备的膜层与基体结合力好。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以补充阐释本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的广大技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者同等替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种黄铜表面银白色化学转化膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、配置转化液、除油液、抛光液、活化液;
步骤二、将黄铜进入除油液进行除油,之后水洗;
步骤三、将经步骤二处理后的黄铜进入抛光液中进行抛光,之后水洗;
步骤四:将经步骤三处理后的黄铜进入活化液中活化,之后水洗;
步骤五:将经步骤四处理后的黄铜浸入转化液中使其与之反应,成膜后取出,水洗吹干,即可在黄铜表面制得银白色化学转化膜;
步骤六:将成膜后的黄铜用水清洗,并用湿布或毛刷擦拭,吹干;
步骤七:通过电化学测试及硝酸点滴实验检测转化膜的耐蚀性;
所述转化液组成为1L溶液中含三氧化二锑 5-10g、盐酸 200-300mL、酒石酸 20-30g、苯并三氮唑0.5-1g、 乙醇 20-30mL;
所述的化学转化液配置方法为:将苯并三氮唑用乙醇溶解,再放入酒石酸加水混合,之后先加三氧化二锑,再加盐酸至沉淀完全溶解,即得制备银白色膜层的转化液。
2.如权利要求1所述的黄铜表面银白色化学转化膜的制备方法,其特征在于:所述的除油过程为:在60-70℃条件下反应3-5min,除油液的组成为氢氧化钠 40-50 g/L碳酸钠 15-20g/L磷酸钠40-50 g/L硅酸钠 5-8 g/L。
3.如权利要求1所述的黄铜表面银白色化学转化膜的制备方法,其特征在于:所述抛光过程为:在室温条件下反应30s,抛光液的组成为双氧水 600 -700 mL/L乙二醇 120-150g/L硫酸 30- 40g/LOP-10 1-3ml。
4.如权利要求1所述的黄铜表面银白色化学转化膜的制备方法,其特征在于:所述活化过程为:在室温条件下反应10-20s,活化液组成为硫酸10ml/L。
5.如权利要求1所述的黄铜表面银白色化学转化膜的制备方法,其特征在于:所述转化反应为:在室温条件下反应3-5min。
6.如权利要求1所述的黄铜表面银白色化学转化膜的制备方法,其特征在于:所述转化膜形成后进行涂漆保护。
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