CN106637317B - 一种机械镀用铜金粉浆料及其配制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械镀用铜金粉浆料及其配制方法，属于小五金表面机械镀技术领域，用于钢铁制件表面的机械镀铜及铜合金的镀敷处理，本发明的铜金粉浆料是由铜金粉20%，草酸5%～8%，柠檬酸0.5%～2%，聚丙烯酸钠3%～5%，聚乙二醇1%～3%和余量水组成的浆料；按一定添加顺序配制的该铜金粉浆料用于钢铁制件表面的机械镀铜及铜合金镀敷处理，代替传统的粉末状铜金粉添加，消除了铜金粉添加过程的飞散和飘逸，改善了操作环境；另外，该铜金粉浆料使用时添加方便，不影响目前的机械镀锌‑铜工艺流程。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械镀用铜金粉浆料及其配制方法，属于小五金表面机械镀技术领域，用于钢铁制件表面的机械镀铜及铜合金的镀敷处理。
背景技术
采用机械镀技术首先在钢铁基体表面镀敷一定厚度的锌层，然后在锌层表面再机械镀敷一定厚度的铜层，这样在钢铁基体表面得到锌-铜复合镀层，达到防护+装饰的双重效果。文献检索表明，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，第六期，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，但生产实践应用情况未见后续报道。发明专利（申请号2015105706970）提出了一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用，发明专利（申请号2015105710181）提出了一种机械镀铜及铜合金工艺，发明专利（申请号2015105710410）提出了一种机械镀铜及铜合金用促进剂及其使用方法，它们均在钢铁基体表面制备了铜层，或在锌-锡过渡层表面制备了铜层，或在机械镀锌层表面制备了铜层。这些机械镀铜或锌-铜层工艺或镀层的出现显著提高了镀层的外观质量，尤其是满足了小五金、电子器件等制造领域产品的质量要求。但这些铜层或锌-铜复合镀层的制备过程均以添加铜粉作为原材料，且使用的铜粉多为强金属光泽的箔状铜金粉（其材质实质为铜锌合金超细粉末），这种铜金粉成层后镀层平整、光滑、色泽均匀，但施镀过程它在镀液中漂浮特征显著、润湿性较差，随着机械镀滚筒的转动铜金粉出现向镀筒外飞散飘逸的现象，这不仅降低了铜金粉的有效利用率，更为重要的是从镀筒内飘逸出的铜金粉飞散到镀筒筒口附近，污染了操作空间，严重威胁着操作者的身心健康，甚至影响了机械镀锌-铜技术的应用和发展。所以，改变铜金粉的添加方式或抑制铜金粉的飞散或飘逸是机械镀锌-铜工艺必须解决的问题。目前，机械镀锌-铜工艺的镀液环境为酸性环境，施镀过程所添加的各种促进剂也为弱酸性或中性，且与镀液环境具有较好的相容性。当前化工领域应用广泛的硅烷偶联剂系列、高级脂肪酸系列等表面改性剂，虽对无机金属粉末表面改性效果良好，但是却降低了无机金属粉末在酸性水溶液中的润湿和分散性。再者，目前金属颜料领域常用的香蕉水、甲苯、二甲苯、三丁酯、氯化铵等溶剂，在涂料配制程可对金属粉末表面起到显著的改性作用，但这些溶剂与机械镀锌-铜工艺的镀液环境、促进剂不具备相容性，故也不能用于机械镀锌-铜的工艺过程。所以，研究一种酸性铜金粉浆料及其配制方法，实现机械镀锌-铜过程铜金粉的液态添加，对促进机械镀锌-铜技术的发展和应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机械镀用铜金粉浆料，并用于钢铁基体表面的锌-铜复合机械镀，所述铜金粉浆料的成分及质量百分比为铜金粉20%，草酸5%～8%，柠檬酸0.5%～2%，聚丙烯酸钠3%～5%，聚乙二醇1%～3%，余量为水。
所述聚乙二醇的分子量为200-400。
本发明的另一目的在于提供所述机械镀用铜金粉浆料的配制方法，按照上述质量百分比取原材料，配制时首先向水中添加草酸和柠檬酸，然后加入铜金粉，随后加入聚丙烯酸钠和聚乙二醇，最后在低速下搅拌约8～12分钟即可得到铜金粉浆料，搅拌时可手工搅拌，也可采用叶片搅拌器或磁力搅拌器机械搅拌。
使用时，铜金粉浆料的添加量（单位：毫升）为钢铁制件表面积（单位：平方米）的100倍。
所述铜金粉浆料配制完成后立即使用，放置时间不能超过4小时。
本发明的有益效果：
（1）消除了铜金粉添加过程的飞散和飘逸，改善了操作环境。
本发明的铜金粉浆料是由一定质量百分比铜金粉和其它组成物混合配制而成的液态浆料，机械镀锌-铜过程加料时铜金粉以液体物质的形态加入，不存在固态金属粉末的飞散和飘逸，消除了镀筒内或筒口金属粉末的飞散，杜绝了操作环境的金属粉尘污染，改善了工人的操作环境。
（2）使用方便，不影响目前的机械镀锌-铜工艺流程。
本发明的铜金粉浆料是由一定质量百分比含量的组成物混合而成，它的各组成物为化工领域常用原料，来源方便；配制时只需将各组成物按添加顺序混合，然后低速搅拌即可，故所述铜金粉浆料配制简单，使用时只需根据待镀钢铁制件表面积（单位：平方米）加以计算，换算成铜金粉浆料的体积（单位：毫升）添加即可，不需改变现有的机械镀锌-铜工艺操作流程。
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用铜金粉浆料，其组成及质量百分比为：
铜金（黄金）粉 20%
草酸 5%
柠檬酸 2%
聚丙烯酸钠 3%
聚乙二醇200 3%
水 余量
以上原料均为工业级化工原料，水为干净的自来水。
按以上配比取自来水置于玻璃容器内，向水中添加草酸和柠檬酸，然后加入铜金粉，稍微搅拌，随后加入聚丙烯酸钠和聚乙二醇，使用玻璃棒手工搅拌10分钟，玻璃容器中得到部分悬浮+漂浮的铜金粉浆料。
待镀钢铁制件为Ф4.0×60的铁钉100kg，被镀表面积10㎡，采用传统的机械镀锌工艺首先在铁钉表面镀敷锌层，然后向镀筒内添加刚刚配制完成的上述铜金粉浆料1000毫升，随后向镀筒内添加计算量的镀铜促进剂（促进剂参照该专利进行制备得到：一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用，申请号：CN201510570697.0），镀筒继续转动一定时间后向镀筒内添加适量自来水完成漂洗，之后卸料，铁钉表面获得颜色均匀、色泽靓丽的黄金色铜层，经断面金相法测量发现铜层的厚度约2.4微米。
实施例2
本实施例所述机械镀用铜金粉浆料，其组成及质量百分比为：
铜金（青金）粉 20%
草酸 8%
柠檬酸 0.5%
聚丙烯酸钠 5%
聚乙二醇400 1%
水 余量
以上原料均为工业级化工原料，水为干净的自来水。
按以上配比取自来水置于大玻璃烧杯中，向水中添加草酸和柠檬酸，然后加入铜金粉，稍微搅拌，随后加入聚丙烯酸钠和聚乙二醇，封闭玻璃烧杯口，采用磁力搅拌8分钟，玻璃烧杯中得到铜金粉浆料。
待镀钢铁制件为M16×50的螺栓100kg，被镀表面积8㎡，采用传统的机械镀锌工艺首先在螺栓表面镀敷锌层，然后向镀筒内添加配制完成且放置2小时的铜金粉浆料800毫升，随后向镀筒内添加计算量的镀铜促进剂（促进剂参照该专利进行制备得到：一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用，申请号：CN201510570697.0），镀筒旋转5分钟后再次向镀筒内添加所配制的铜金粉浆料800毫升，紧接着再次添加计算量的镀筒促进剂，镀筒继续转动一定时间后向镀筒内添加适量自来水完成漂洗，之后卸料，螺栓表面获得颜色均匀、表面平整的青金色铜层，经断面金相法测量发现铜层的厚度约5微米。
实施例3
本实施例所述机械镀用铜金粉浆料，其组成及质量百分比为：
铜金（古铜）粉 20%
草酸 6%
柠檬酸 1%
聚丙烯酸钠 4%
聚乙二醇300 2%
水 余量
以上原料均为工业级化工原料，水为干净的自来水。
按以上配比取自来水置于玻璃容器中，向水中添加草酸和柠檬酸，然后加入古铜粉，稍微搅拌，随后加入聚丙烯酸钠和聚乙二醇，手工搅拌12分钟，玻璃容器中得到铜金粉浆料。
待镀钢铁制件为Ф3.1×60的钻尾螺钉100kg，被镀表面积17㎡，采用传统的机械镀锌工艺首先在螺栓表面镀敷锌层，然后向镀筒内添加配制完成且放置4小时的铜金粉浆料1700毫升，随后向镀筒内添加计算量的镀铜促进剂（促进剂参照该专利进行制备得到：一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用，申请号：CN201510570697.0），镀筒继续转动一定时间后向镀筒内添加适量自来水完成漂洗，之后卸料，螺钉表面获得覆盖完整、色泽均匀、表面平整的古铜色铜层，经断面金相法测量发现铜层的厚度约2.3微米。
实施例4
本实施例所述机械镀用铜金粉浆料，其组成及质量百分比为：
铜金（红金）粉 20%
草酸 7%
柠檬酸 1.5%
聚丙烯酸钠 3%
聚乙二醇300 2%
水 余量
以上原料均为工业级化工原料，水为干净的自来水。
按以上配比取自来水置于玻璃容器中，向水中添加草酸和柠檬酸，然后加入铜金粉，稍微搅拌，随后加入聚丙烯酸钠和聚乙二醇，手工搅拌10分钟，玻璃容器中得到铜金粉浆料。
待镀钢铁制件为M20×60的螺栓100kg，被镀表面积6㎡，采用传统的机械镀锌工艺首先在螺栓表面镀敷锌层，然后向镀筒内添加配制完成且放置300分钟的铜金粉浆料600毫升，随后向镀筒内添加计算量的镀铜促进剂（促进剂参照该专利进行制备得到：一种机械镀铜及铜合金镀层用沉积促进剂及应用，申请号：CN201510570697.0），镀筒继续转动一定时间后向镀筒内添加适量自来水完成漂洗，之后卸料，螺钉表面的镀层呈红金色、镀层粗糙、镀层结合不牢靠，经断面金相法测量发现铜层的厚度约1.5微米。
Claims (3)
1.一种机械镀用铜金粉浆料，其特征在于，其成分及质量百分比为铜金粉20%，草酸5%～8%，柠檬酸0.5%～2%，聚丙烯酸钠3%～5%，聚乙二醇1%～3%，余量为水。
2.根据权利要求1所述机械镀用铜金粉浆料，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为200-400。
3.权利要求1所述机械镀用铜金粉浆料的配制方法，其特征在于，首先向水中添加草酸和柠檬酸，然后加入铜金粉，随后加入聚丙烯酸钠和聚乙二醇，最后搅拌8～12分钟即可获得铜金粉浆料。
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