CN107385422A - 一种环保型气缸套镀铜液及气缸套表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保型气缸套镀铜液及气缸套表面处理方法。该环保型气缸套镀铜液包含按重量份数计的以下组分：硫酸镍35‑45份，浓硫酸80‑105份，柠檬酸110‑130份，硝酸铈0.001‑0.05份，硫脲0.00001‑0.0005份，聚乙二醇10‑30份，硫酸亚铁0.00001‑0.0003份，溴化钾10‑30份，碘钠粉0.001‑0.01份，氯化钠2‑8份，纯净水800‑1200份；所述浓硫酸的质量浓度大于90%。本发明的镀铜液采用食品级原料配制，绿色环保，采用其对气缸套表面镀铜，在气缸套表面置换出金属铜元素及其微晶结构，形成硬度高、结合力强、致密性好、耐蚀型强的金属层，延长气缸套使用寿命。

Description

一种环保型气缸套镀铜液及气缸套表面处理方法
技术领域
本发明属于金属表面处理领域，具体涉及一种环保型气缸套镀铜液，以及采用该镀铜液对气缸套进行表面处理的方法。
背景技术
化学还原镀铜技术，已被国内外的生产实践证明，是一种确有成效的化学镀铜工艺方法，尤其是对内燃机气缸套外表面性能提升有显著的作用。但是，传统的化学还原镀铜液配制原料及废料有较大毒性，对环境产生污染，造成重大损失；并且工艺复杂、难于控制；质量不稳定，生产成本高等缺点。
因此，亟需提供一种环保型气缸套镀铜液，使其对水、大气及土壤无污染，达到环保要求；而且具有工艺简单，易于控制；产品质量稳定，成本低；应用前景广阔的特点。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种环保型气缸套镀铜液，以及采用该镀铜液对气缸套进行表面处理的方法，该环保型气缸套镀铜液不含有剧毒的氰化铜和易挥发的污染物甲醛，生产配料全部采用食品级原料，且制得的镀铜气缸套具有高耐蚀、抗疲劳等优点。
本发明的第一方面提供了一种环保型气缸套镀铜液，该环保型气缸套镀铜液包含按重量份数计的以下组分：硫酸镍35-45份，浓硫酸80-105份，柠檬酸110-130份，硝酸铈0.001-0.05份，硫脲0.00001-0.0005份，聚乙二醇10-30份，硫酸亚铁0.00001-0.0003份，溴化钾10-30份，碘钠粉0.001-0.01份，氯化钠2-8份，纯净水800-1200份；所述浓硫酸的质量浓度大于90%。
优选情况下，所述环保型气缸套镀铜液包含按重量份数计的以下组分：硫酸镍38-42份，浓硫酸85-100份，柠檬酸115-125份，硝酸铈0.01-0.04份，硫脲0.0001-0.0003份，聚乙二醇15-25份，硫酸亚铁0.00005-0.0002份，溴化钾12-25份，碘钠粉0.003-0.008份，氯化钠3-7份，纯净水900-1100份。
根据本发明，所述环保型气缸套镀铜液还包含铁离子，具体通过在上述的环保型气缸套镀铜液中加入铁粉，制得包含0.00005-0.0002份铁离子的环保型气缸套镀铜液。
优选情况下，所述铁离子的含量为0.00008-0.00015份。
本发明中选用铁离子作为还原剂使环保型镀铜液中的铜离子还原析出，吸附在处理后的气缸套表面，被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层，使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行，最终形成一定厚度的铜镀层，铁粉本身的价格较便宜，而且又能很好的实现铜离子的还原。
本发明的第二方面提供了一种气缸套表面处理方法，采用上述的含有铁离子的环保型气缸套镀铜液对气缸套处理，包括以下步骤：
1）配制所述环保型气缸套镀铜液；
2）将待镀气缸套进行前处理：依次进行第一次脱脂、第一次水洗、第二次脱脂和第二次水洗；
3）将处理后的气缸套放置于所述环保型气缸套镀铜液中进行化学镀铜；
4）将镀铜后的气缸套进行第三次水洗，再进行热水洗，风干。
本发明中，所述第一次脱脂的条件包括：温度为35-40℃，时间为18-22分钟；所述第二次脱脂的条件包括：温度为35-40℃，时间为10-15分钟；所述第一次水洗和第二次水洗的条件包括：温度为20-30℃，时间为0.5-3分钟。
本发明中，所述化学镀铜的条件包括：温度为20-30℃，时间为70-90秒。
本发明中，所述第三次水洗的条件包括：温度为20-30℃，时间为0.5-3分钟；所述热水洗的条件包括：温度为90-95℃，时间为1-3分钟。
与现有技术相比，本发明的有益点在于：
1、本发明的镀铜液采用食品级原料配制，保护了环境、简化了工艺、保证了质量、降低了成本、具有广阔的应用前景。
2、采用本发明的镀铜液对气缸套表面镀铜，在气缸套表面置换出金属铜元素及其微晶结构，形成硬度高、结合力强、致密性好、耐蚀型强的金属层，提高了气缸套的耐蚀性和抗疲劳能力，保护气缸套基体能够长期抗击冷却水的冲击、振动、电化学反应，防止气缸套腐蚀，延长气缸套使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的镀铜气缸套表面铜层的扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种环保型气缸套镀铜液：包含以下组分：硫酸镍40g，浓硫酸50mL（浓硫酸的质量浓度为98%），柠檬酸120g，硝酸铈0.02g，硫脲0.2mg，聚乙二醇20g，硫酸亚铁0.1mg，溴化钾20g，碘钠粉0.005g，氯化钠5g，纯净水1L。
实施例2
一种环保型气缸套镀铜液：包含以下组分：硫酸镍38g，浓硫酸47mL（浓硫酸的质量浓度为98%），柠檬酸115g，硝酸铈0.01g，硫脲0.1mg，聚乙二醇15g，硫酸亚铁0.05mg，溴化钾12g，碘钠粉0.003g，氯化钠3g，纯净水1L。
实施例3
一种环保型气缸套镀铜液：包含以下组分：硫酸镍42g，浓硫酸54mL（浓硫酸的质量浓度为98%），柠檬酸125g，硝酸铈0.04g，硫脲0.3mg，聚乙二醇25g，硫酸亚铁0.2mg，溴化钾25g，碘钠粉0.008g，氯化钠6g，纯净水1L。
实施例4
分别在实施例1-3的环保型气缸套镀铜液中加入铁粉反应制得铁离子含量为0.1mg/L的工作镀铜液（用0.1N高锰酸钾溶液滴定检测铁离子含量），调整镀铜液的PH值为1-2（用精细试纸检测，用浓硫酸调整）。
对待镀气缸套进行前处理：第一次脱脂（35℃，20分钟）、第一次水洗（25℃，1分钟）、第二次脱脂（35℃，12分钟）、第二次水洗（25℃，1分钟）。
在25℃下，分别采用由实施例1-3的环保型气缸套镀铜液制得的工作镀铜液对处理后的气缸套进行化学镀铜（25℃，80秒），配制液使用前需要摇匀，防止固体沉淀，影响浓度。
将镀铜后的气缸套进行第三次水洗（25℃，1分钟）、热水洗（90℃，2分钟）、风干。
制得的镀铜气缸套的硬度：HV0.2≥260；表面采用腐蚀剂侵蚀，未出现蓝色（出现蓝色为腐蚀剂与气缸套基体发生反应，即为镀层存在空隙），耐腐蚀性好；加热到300℃保温1h，然后立即浸入冷水中，未出现起皮、脱落等现象，结合力强；表面的铜层厚度为1-3μm，平均晶粒度为0.13-0.30μm，采用实施例1的环保型气缸套镀铜液制得的镀铜气缸套表面铜层的扫描电镜如图1所示。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (8)

1.一种环保型气缸套镀铜液，其特征在于：该环保型气缸套镀铜液包含按重量份数计的以下组分：硫酸镍35-45份，浓硫酸80-105份，柠檬酸110-130份，硝酸铈0.001-0.05份，硫脲0.00001-0.0005份，聚乙二醇10-30份，硫酸亚铁0.00001-0.0003份，溴化钾10-30份，碘钠粉0.001-0.01份，氯化钠2-8份，纯净水800-1200份；所述浓硫酸的质量浓度大于90%。
2.根据权利要求1所述的环保型气缸套镀铜液，其特征在于：所述环保型气缸套镀铜液包含按重量份数计的以下组分：硫酸镍38-42份，浓硫酸85-100份，柠檬酸115-125份，硝酸铈0.01-0.04份，硫脲0.0001-0.0003份，聚乙二醇15-25份，硫酸亚铁0.00005-0.0002份，溴化钾12-25份，碘钠粉0.003-0.008份，氯化钠3-7份，纯净水900-1100份。
3.根据权利要求1所述的环保型气缸套镀铜液，其特征在于：在权利要求1或2所述的环保型气缸套镀铜液中加入铁粉，制得包含0.00005-0.0002份铁离子的环保型气缸套镀铜液。
4.根据权利要求3所述的环保型气缸套镀铜液，其特征在于：所述铁离子的含量为0.00008-0.00015份。
5.一种气缸套表面处理方法，其特征在于：采用权利要求3或4所述的环保型气缸套镀铜液对气缸套处理，包括以下步骤：
1）配制所述环保型气缸套镀铜液；
2）将待镀气缸套进行前处理：依次进行第一次脱脂、第一次水洗、第二次脱脂和第二次水洗；
3）将处理后的气缸套放置于所述环保型气缸套镀铜液中进行化学镀铜；
4）将镀铜后的气缸套进行第三次水洗，再进行热水洗，风干。
6.根据权利要求5所述的气缸套表面处理方法，其特征在于：所述第一次脱脂的条件包括：温度为35-40℃，时间为18-22分钟；所述第二次脱脂的条件包括：温度为35-40℃，时间为10-15分钟；所述第一次水洗和第二次水洗的条件包括：温度为20-30℃，时间为0.5-3分钟。
7.根据权利要求5所述的气缸套表面处理方法，其特征在于：所述化学镀铜的条件包括：温度为20-30℃，时间为70-90秒。
8.根据权利要求5所述的气缸套表面处理方法，其特征在于：所述第三次水洗的条件包括：温度为20-30℃，时间为0.5-3分钟；所述热水洗的条件包括：温度为90-95℃，时间为1-3分钟。
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