CN106498341A - 一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂，属于黄铜表面处理技术领域。所述复合处理剂包括12‑15质量份的多晶硅粉末、60‑67质量份的硅铁、12‑15质量份的氧化铝、3‑5质量份的氯化铵及0.01‑0.015质量份的稀土粉末。本发明还涉及所述复合处理剂在黄铜制品耐酸及抗氧化处理中的应用。本发明复合处理剂及方法可以同时提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性，处理温度较低，方法简单易行，成本低廉。本发明复合处理剂及方法生成的保护层中含有Cu₅Si和Cu₁₅Si₄及含硅固溶体，具有良好的耐酸性，可以防止黄铜制品表面被酸腐蚀；表面形成致密均匀的二氧化硅膜可以有效地降低氧原子在氧化膜中的扩散速率，达到提高黄铜制品的抗氧化性的目的。

Description

一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂及应用

技术领域

本发明属于黄铜表面处理技术领域，特别涉及一种提高黄铜制品耐H₂SO₄、HCl、HNO₃腐蚀性及抗氧化性的复合处理剂，具体为一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂及应用。

背景技术

黄铜在淡水和大气中的抗腐蚀能力很高，在有机酸和海水中的抗腐蚀能力不错，在除氨以外的碱性液体中抗腐蚀性能也很好，但在盐类和无机酸，特别是在H₂SO₄和HCl中的抗腐蚀性能较差。除此以外，黄铜还具有应力腐蚀和脱锌现象。黄铜在高温下很容易被氧化而形成氧化膜，氧化后的黄铜接插件在通电过程中会使接触部位的电阻增大，造成局部过热而导致电气线路出现故障，甚至发生火灾，存在严重的安全隐患。因而提高黄铜耐酸性和抗氧化性具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高黄铜制品耐H₂SO₄、HCl、HNO₃酸性腐蚀和抗氧化性的复合处理剂，本发明复合处理剂能很好对黄铜制品表面进行保护，将其应用于黄铜制品的表面处理，可以显著提高黄铜制品的耐酸性及抗氧化能力。本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂，所述复合处理剂包括12-15质量份的多晶硅粉末、60-67质量份的硅铁、12-15质量份的氧化铝、3-5质量份的氯化铵。

作为本发明一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂具体实施例中的一种优选，所述复合处理剂包括13-14质量份的多晶硅粉末、62-65质量份的硅铁、13-14质量份的氧化铝、3-4质量份的氯化铵。

作为本发明一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂具体实施例中的一种优选，所述复合处理剂包括15质量份的多晶硅粉末、67质量份的硅铁、15质量份的氧化铝、3质量份的氯化铵。

作为本发明一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂具体实施例中的一种优选，所述复合处理剂还包括稀土粉末。

作为本发明一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂具体实施例中的一种优选，所述稀土粉末的质量份为0.01-0.015份。

本发明还提供所述提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性复合处理剂的应用，所述复合处理剂在黄铜制品耐酸及抗氧化处理中的应用，包括以下步骤：

1)将黄铜制品经除油、清洗后吹干；

2)将吹干后的黄铜制品包埋在装有复合处理剂的容器中，并用粘土密封；

3)将容器加热至550-750℃，保温2-6h后空冷至室温，将黄铜制品取出并清理干净。

作为本发明一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性复合处理剂的应用具体实施例中的一种优选，所述除油所用溶剂为丙酮、10-15％的氢氧化钠溶液或1-2％的十二苯磺酸钠中的一种或几种。进一步优选为10-15％的氢氧化钠溶液加1-2％十二苯磺酸钠在85℃条件下除油。

作为本发明一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性复合处理剂的应用具体实施例中的一种优选，所述清洗所用溶剂为无水乙醇。

作为本发明一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性复合处理剂的应用具体实施例中的一种优选，所述加热温度为600-700℃，所述保温时间为3-4.5h。

本现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明复合处理剂及处理方法可以同时提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性，进行一次复合处理，处理温度较低，处理方法简单易行，在一般的箱式电阻炉中就可以实现，成本低廉。

2、本发明处理方法生成的保护层中含有Cu₅Si和Cu₁₅Si₄及含硅固溶体，具有良好的耐酸性，可以防止黄铜制品表面被酸腐蚀；表面形成致密均匀的二氧化硅膜可以有效地降低氧原子在氧化膜中的扩散速率，达到提高黄铜制品的抗氧化性的目的。

附图说明

图1为实施例1中经本发明复合处理剂及方法处理过的H62黄铜制品截面形貌。

图2位实施例1中未经本发明复合处理剂及方法处理过的H62黄铜制品截面形貌。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的具体实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动，例如复合处理剂的质量份配比可以做适当调整，加热的温度及保温时间可以相应调整，所用的除油及清洗试剂都可以变换。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

本发明提供一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂，包括12-15质量份的多晶硅粉末、60-67质量份的硅铁、12-15质量份的氧化铝、3-5质量份的氯化铵。作为一种优选，所述复合处理剂包括13-14质量份的多晶硅粉末、62-65质量份的硅铁、13-14质量份的氧化铝、3-4质量份的氯化铵；进一步优选为15质量份的多晶硅粉末、67质量份的硅铁、15质量份的氧化铝、3质量份的氯化铵。

多晶硅粉末、硅铁主要是提供硅源，采用两种混合物的目的是控制硅一定的活性，氧化铝主要作为填充剂，氯化铵是活性剂，氯化铵和多晶硅粉末、硅铁在高温条件下反应生成四氯化硅，作为产生高活性硅原子的原料。黄铜制品具有耐酸性是因为生成的保护层中有Cu₅Si和Cu₁₅Si₄及含硅固溶体，在酸性环境中易形成硅酸盐，形成保护膜，提高了电极电位，阻止腐蚀的进行。抗高温氧化性良好的原因是其表面形成致密均匀的二氧化硅膜从而有效地降低了氧原子在氧化膜中的扩散速率。

采用所述各成分用量的目的是为了保证得到致密的保护层，如果晶硅粉末、硅铁含量过高会造成保护层疏松多孔，降低黄铜制品抗酸腐蚀及抗氧化的能力。所述活性剂氯化铵的用量也是同样的原因。

进一步，所述复合处理剂还包括稀土粉末；更进一步优选，所述稀土粉末的质量份为0.01-0.015份。

本发明还提供所述提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性复合处理剂的应用，所述复合处理剂在黄铜制品耐酸及抗氧化处理中的应用，包括以下步骤：

1)将黄铜制品经除油、清洗后吹干；

2)将吹干后的黄铜制品包埋在装有复合处理剂的容器中，并用粘土密封；

3)将容器加热至550-750℃，保温2-6h后空冷至室温，将黄铜制品取出并清理干净。

本发明复合处理剂在黄铜制品耐酸及抗氧化性处理中的应用，首先用溶剂将黄铜制品表面的油渍进行清除，然后用无机溶剂进行清洗，除掉清除油渍所用的溶剂，最后吹干，防止黄铜制品上残余的溶液对铜表面进行污染。为了能快速干净有效地对黄铜制品表面的油渍进行清除，本发明选用丙酮、10-15％的氢氧化钠溶液或1-2％的十二苯磺酸钠中的一种或几种作为除油剂。其中，丙酮除油按照常规除油方式进行，达到除油的目的即可，10-15％的氢氧化钠溶液加1-2％十二苯磺酸钠除油温度为85℃。

将吹干后的黄铜制品包埋在装有复合处理剂的容器中，并用粘土密封，包埋及粘土密封主要是断绝黄铜制品与空气的接触，防止处理过程中被氧化；最后，对放入黄铜制品及复合处理剂的容器进行加热，并保温一定时间，在这个过程中，复合处理剂与被包裹的黄铜表面发生反应，在黄铜制品表面形成一层保护膜起到隔绝黄铜与空气的作用，进而达到防止被酸腐蚀及抗氧化的目的。加热及保温可以达到复合处理剂与黄铜的反应温度，加速反应的进行，促使保护膜的生成。

本发明黄铜制品表面生成保护膜的化学反应方程式如下：

2NH₄Cl→2HCl+3H₂+N₂ (1)

4HCl+Si→SiCl₄+2H₂ (2)

SiCl₄+2Fe→2FeCl+[Si] (3)

SiCl₄+2H₂→4HCl+[Si] (4)

SiCl₄→2Cl₂+[Si] (5)

[Si]与Cu反应生成Cu₅Si和Cu₁₅Si₄及含硅固溶体，与O反应生成SiO₂，Cu₅Si和Cu₁₅Si₄及含硅固溶体，具有良好的耐酸性，可以防止黄铜制品表面被酸腐蚀；表面形成致密均匀的二氧化硅膜可以有效地降低氧原子在氧化膜中的扩散速率，达到提高黄铜制品的抗氧化性的目的。

实施例1：

本实施例黄铜制品耐酸性及抗氧化性复合处理剂包括15质量份的多晶硅粉末、67质量份的硅铁、15质量份的氧化铝、3质量份的氯化铵和0.015质量份的稀土粉末，其在黄铜制品耐酸及抗氧化处理中的应用，包括以下步骤：

1)将H62黄铜制品在丙酮中除油，并用无水乙醇清洗后吹干；

2)将吹干后的H62黄铜制品包埋在装有上述复合处理剂的容器中，并用粘土密封；

3)将容器放入箱式电阻炉中加热至750℃保温4h后空冷至室温后取出并清理干净；

4)用金相显微镜观察生成的保护层的形貌并测量保护层厚度。

图1为经本发明复合处理剂及方法处理过的H62黄铜制品截面形貌；图2为未经处理过的H62黄铜制品截面形貌。从图1可以看出，经本发明复合处理剂及方法处理过的黄铜H62表面附着了一层保护层，经测量保护层的厚度约为770μm。

为了验证本实施例生成的保护层具有耐酸性，将经上述处理过后的H62黄铜制品分别放入10％H₂SO₄、10％HCl、10％HNO₃的混合液中浸泡6h，并采用对比例，将没有经过任何处理的H62黄铜制品分别放入10％H₂SO₄、10％HCl、10％HNO₃的混合液中浸泡6h，采用失重法评价黄铜制品的耐腐蚀性。其耐腐蚀性结果如下表1所示。

为了验证本实施例生成的保护层具有抗氧化性，将经上述处理后的H62黄铜制品在空气中分别在500℃、600℃、700℃温度条件下氧化加热2h，并采用对比例，将没有经过任何处理的H62黄铜制品在空气中分别在500℃、600℃、700℃温度条件下氧化加热2h，采用增重法评价其抗氧化性能。其抗氧化性结果如下表2所示。

表1 耐蚀性试验结果

表2 抗氧化性实验结果

从上表1可以看出，本发明复合处理剂处理过后的H62黄铜制品经10％H₂SO₄、10％HCl、10％HNO₃浸泡过后其失重量相比没有处理过的H62黄铜制品失重量明显降低，几乎是没经过处理的一半，说明经本发明复合处理剂及方法处理过后的黄铜制品其耐酸腐蚀性增强，相比于没有处理的提高约2倍。

从表2可以看出，本发明复合处理剂处理过后的H62黄铜制品在空气中分别在500℃、600℃、700℃温度条件下氧化加热2h，其增重量相比没有处理过的H62黄铜制品增重明显降低，几乎是没有没经过处理的一半，说明经本发明复合处理剂及方法处理过后的黄铜制品其抗氧化性增强，相比于没有处理的提高约2倍。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂，其特征在于，所述复合处理剂包括12-15质量份的多晶硅粉末、60-67质量份的硅铁、12-15质量份的氧化铝、3-5质量份的氯化铵。

2.如权利要求1所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂，其特征在于，所述复合处理剂包括13-14质量份的多晶硅粉末、62-65质量份的硅铁、13-14质量份的氧化铝、3-4质量份的氯化铵。

3.如权利要求1所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂，其特征在于，所述复合处理剂包括15质量份的多晶硅粉末、67质量份的硅铁、15质量份的氧化铝、3质量份的氯化铵。

4.如权利要求1所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂，其特征在于，所述复合处理剂还包括稀土粉末。

5.如权利要求4所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂，其特征在于，所述稀土粉末的质量份为0.01-0.015份。

6.如权利要求1至5任一项所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂的应用，其特征在于，所述复合处理剂在黄铜制品耐酸及抗氧化处理中的应用，包括以下步骤：

1)将黄铜制品经除油、清洗后吹干；

2)将吹干后的黄铜制品包埋在装有复合处理剂的容器中，并用粘土密封；

3)将容器加热至550-750℃，保温2-6h后空冷至室温，将黄铜制品取出并清理干净。

7.如权利要求6所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂的应用，其特征在于，所述除油所用溶剂为丙酮、10-15％的氢氧化钠或1-2％十二苯磺酸钠中的一种或几种。

8.如权利要求7所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂的应用，其特征在于，所述10-15％的氢氧化钠和1-2％十二苯磺酸钠混合除油的温度为85℃。

9.如权利要求6所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂的应用，其特征在于，所述清洗所用溶剂为无水乙醇。

10.如权利要求6所述一种提高黄铜制品耐酸性及抗氧化性的复合处理剂的应用，其特征在于，所述加热温度为600-700℃，所述保温时间为3-4.5h。