CN106756962A - 一种铜合金表面钝化工艺 - Google Patents

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张康
叶永
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/48—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 not containing phosphates, hexavalent chromium compounds, fluorides or complex fluorides, molybdates, tungstates, vanadates or oxalates
    • C23C22/52—Treatment of copper or alloys based thereon

Abstract

本发明公布了一种铜合金表面钝化工艺，包括机械打磨—电化学抛光—化学除油—80℃热水洗—冷风吹干—混酸洗—80℃热水洗—冷风吹干—钝化液辊凃—蒸馏水洗—冷风吹干；钝化液包括苯骈三氮唑（BTA）3‑10g/L，柠檬酸 10~20 g/L，稀土盐0.2~1 g/L，磺基水杨酸 1~5 g/L，十二烷基硫酸钠 1~3 g/L，成膜促进剂1‑2 g/L，氧化剂1‑2 g/L；钝化辊凃时间3min，处理温度50‑60℃。

Description

一种铜合金表面钝化工艺
技术领域
本发明涉及表面钝化技术领域，尤其涉及一种铜合金表面钝化工艺。
背景技术
铜及其合金具有优良的导电性、 耐蚀性和美观的色泽，广泛地用于电子材料、 建筑材料、 包装材料、 仿金材料、仿古饰品、仿古工艺品、铜字、铜标牌、铜币和大型雕塑等。欧美地区建筑和雕塑艺术品的铜材用量很大， 日本在铜及其合金表面保护技术方面进行较多的研究， 尤其在建筑装饰材料方面， 取得了不少成功的经验。 国内的研究工作主要集中在抛光、 防变色处理等方面， 取得了一些进展, 并研究了多种抑制铜材表面变色的方法， 如铬和超低铬钝化法、 苯骈三氮唑和磺基水杨酸溶液钝化法及涂层法等， 但是，这些防变色、 防锈处理技术还远远不能满足工艺厂家的要求， 主要表现在防变色时间不够长、 耐侯性不够好等方面。现有的铬酸钝化工艺，铬酸盐或 CrO3用量很大，六价铬的含量高达 250 g / L， 而国家规定该有毒物质的允许最高排放量为 0.5 mg / L，超低铬钝化法虽然减少了六价铬的用量，但是会排放大量酸性废水， 其 pH 值在2 ~ 3 之间，废水处理负担较大。因此，世界各国近年来已开始在环保法规中对铬酸盐的使用和废水排放作出了日益严格的限制，开发新的环保无铬钝化技术用于取代铬酸盐钝化是非常必要的。
我国稀土资源丰富，上世纪 80 年代，人们将稀土应用于金属表面处理， 至今取得了令人满意的成果。稀土元素应用于电镀、化学镀的实践证明，在镀液中加入稀土复合物可以不同程度地改善镀层质量。钝化和化学转化膜领域，目前的应用主要集中在铝及其合金的钝化处理方面。在铜及其合金钝化方面， Singh RN 等人发现添加少量 La、 Ce、 Nd盐可减少铝青铜的腐蚀， Verma N 等人研究在 H2SO4 溶液中加入少量稀土盐，可使铝青铜的耐蚀性提高。 除此之外，尚未见到稀土在铜及其合金钝化方面应用的报道。
发明内容
本发明的目的是解决镀铬产生的污染问题，而提供一种铜合金表面钝化工艺。
一种铜合金表面钝化工艺，包括机械打磨—电化学抛光—化学除油—80℃热水洗—冷风吹干—混酸洗—80℃热水洗—冷风吹干—钝化液辊凃—蒸馏水洗—冷风吹干。
钝化液成分苯骈三氮唑（BTA）3-10g/L，柠檬酸 10~ 20 g/L，稀土盐0.2~ 1 g/L，磺基水杨酸 1~ 5 g/L，十二烷基硫酸钠 1~ 3 g/L，成膜促进剂1-2 g/L，氧化剂1-2 g/L。
成膜促进剂包括HF、SrCh等。
氧化剂包括H202、KMn04等。
钝化辊凃时间3min，处理温度50-60℃。
钝化原理： BTA 这类缓蚀剂与来自铜表面氧化膜或基底层的一价铜反应，在表面形成聚合状的 Cu(Ι) BTA 络合物并构成 Cu/ Cu2O/ Cu(Ι) BTA 多层膜的结构，从而起到保护铜基体的作用。经 BTA 钝化处理的铜和铜合金的表面生成一层几十埃到几百埃的薄膜，由于该膜层很薄，易于擦伤，而且又易于在空气中缓慢氧化为 Cu（ΙΙ）BTA，导致外观色泽逐渐变深，使外观美感受到影响。稀土盐的加入有效的解决这一问题。稀土元素的加入使铜及其合金表面所形成的钝化膜更为致密和完整，提高了膜与基体金属的结合力。
本发明的有益效果是：适量稀土盐的加入使得钝化膜的性能有了较大的提高，在大气、稀盐和弱酸环境中可长久保持原有光泽；本工艺稳定 , 其溶液成分简单且维护调整方便，操作安全，污染少，是一种比较理想的铜及铜合金钝化工艺。
具体实施方式
实施例1
一种铜合金表面钝化工艺，包括机械打磨—电化学抛光—化学除油—80℃热水洗—冷风吹干—混酸洗—80℃热水洗—冷风吹干—钝化液辊凃—蒸馏水洗—冷风吹干。
钝化液成分苯骈三氮唑（BTA）3g/L，柠檬酸 10 g/L，稀土盐0.2 g/L，磺基水杨酸1 g/L，十二烷基硫酸钠 1 g/L，成膜促进剂1 g/L，氧化剂1 g/L。
钝化辊凃时间3min，处理温度50-60℃。
成膜促进剂为HF。
氧化剂为H202。
钝化辊凃时间3min，处理温度50℃。
实施例2
一种铜合金表面钝化工艺，包括机械打磨—电化学抛光—化学除油—80℃热水洗—冷风吹干—混酸洗—80℃热水洗—冷风吹干—钝化液辊凃—蒸馏水洗—冷风吹干。
钝化液成分苯骈三氮唑（BTA）10g/L，柠檬酸20 g/L，稀土盐1 g/L，磺基水杨酸5g/L，十二烷基硫酸钠3 g/L，成膜促进剂2 g/L，氧化剂2 g/L。
成膜促进剂为SrCh。
氧化剂为KMn04。
钝化辊凃时间3min，处理温度60℃。
实施例3
一种铜合金表面钝化工艺，包括机械打磨—电化学抛光—化学除油—80℃热水洗—冷风吹干—混酸洗—80℃热水洗—冷风吹干—钝化液辊凃—蒸馏水洗—冷风吹干。
钝化液成分苯骈三氮唑（BTA）7g/L，柠檬酸 15 g/L，稀土盐0.6 g/L，磺基水杨酸4g/L，十二烷基硫酸钠 2 g/L，成膜促进剂1.5g/L，氧化剂1.4g/L。
成膜促进剂为HF、SrCh
氧化剂为H202、KMn04
钝化辊凃时间3min，处理温度55℃。

Claims (3)

1.一种铜合金表面钝化工艺，其特征在于：包括机械打磨—电化学抛光—化学除油—80℃热水洗—冷风吹干—混酸洗—80℃热水洗—冷风吹干—钝化液辊凃—蒸馏水洗—冷风吹干；
钝化液包括苯骈三氮唑（BTA）3-10g/L，柠檬酸 10~ 20 g/L，稀土盐0.2~ 1 g/L，磺基水杨酸 1~ 5 g/L，十二烷基硫酸钠 1~ 3 g/L，成膜促进剂1-2 g/L，氧化剂1-2 g/L；
钝化辊凃时间3min，处理温度50-60℃。
2.根据权利要求1所述的一种铜合金表面钝化工艺，其特征在于：成膜促进剂包括HF、SrCh。
3.根据权利要求1所述的一种铜合金表面钝化工艺，其特征在于：氧化剂包括H202、KMn04。
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