CN108265285A - 一种铜材中性钝化剂 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种铜材中性钝化剂，由下列重量比例成份组成：增稠剂20%‑25%、抗氧化剂13%‑17%、防锈剂0.2%‑0.5%、有机溶剂8%‑10%和去离子水47.5%‑58.8%。本发明是基于铜材表面处理而研发的中性钝化液，铜材经本产品浸泡处理后，其能在铜材的表面形成一道明显增强其的防腐蚀性能的保护膜，且其还能延长铜材的盐雾时间，使其具有优异的耐酸性和耐碱性，铜材在处理的过程中，本产品不会与铜材发生发应，不会改变铜材原始的尺寸和色泽，使用其处理后的铜材的表面仍能保持工件本身的色泽和光亮度，当其使用完之后只要经过简单处理即可排放，其的排放对环境无污染，绿色环保。

Description

一种铜材中性钝化剂

技术领域

本发明涉及一种铜材中性钝化剂。

背景技术

铜是与人类关系非常密切的有色金属，因其在自然界资源丰富且具有较优良的导电性、导热性、延展性、耐腐蚀性、耐磨性等优良性能而被广泛应用在电力、电子、能源及石化、机械及冶金、交通、轻工、新兴产业和高科技等领域上，铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。在国外建筑业中，精铜的总消费量占总额48%。

自从上世纪90年代以来，伴随着中国经济的快速发展、城镇基础设施的快速建设、制造业向中国的转移以及大量外资的流入，中国当仁不让地变为了世界工厂和铜消费增长的集中地。在国内的电力行业中，精铜的总消费量占总额的53%。

传统对铜材的表面进行钝化的钝化剂是由碱性助剂、抗氧化剂、稳定剂和络合剂等组成的，工件浸泡在碱性钝化液里容易残留碱性物质，从而造成工件出现腐蚀坏点。由于工件经碱性钝化液浸泡后有碱性物质残留，故工件经碱性钝化处理后需要加入三道水洗工序。而对采用碱性钝化液浸泡后的工件进行盐雾测试，其盐雾测试时间一般在3小时内就出现白腐蚀点，其耐盐雾效果差，且经碱性溶液处理后的铜材表面不但容易失去原本的色泽与光亮度，其还带有有害物质，其对人体的健康有影响和对环境的排放有污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有优异的耐酸性和耐碱性，采用其浸泡后的工件只要一道水洗即可，其在使用过程中不会改变铜材件的原始尺寸以及光泽度，其不会与铜材件反应产生有毒物质、有机污染物质以及各类重金属，且其不含有刺激性挥发物质或气味，大大改善了操作员的工作环境，符合了欧盟WEEE&RoHS的指令要求，其清洗效率高，清洗效果好，其对容器的腐蚀侵害小，可延长容器的使用寿命，并可重复使用，生产成本低，其能有效地延长铜材的耐盐雾时间，效果显著的铜材中性钝化剂。本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种铜材中性钝化剂，由下列重量比例成份组成：增稠剂20%-25%、抗氧化剂13%-17%、防锈剂0.2%-0.5%、有机溶剂8%-10%和去离子水47.5%-58.8%。

作为优选，所述增稠剂为聚乙二醇600、聚乙二醇400和聚乙二醇6000中的一种或二种以上之混合。

更为作为优选，所述增稠剂为聚乙二醇600。

作为优选，所述抗氧化剂为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑中的一种或二种以上之混合。

更为作为优选，所述抗氧化剂为巯基苯并噻唑与苯并三氮唑之混合。

作为优选，所述防锈剂为正磷酸酯、三乙醇胺硼酸酯、脂肪醇醚磷酸酯钾盐和羟基乙叉三膦酸钾盐中的一种或二种以上之混合。

更为作为优选，所述防锈剂为正磷酸酯。

作为优选，所述有机溶剂为无水乙醇、乙酸异丙酯和异构十二醇中的一种或二种以上之混合。

更为作为优选，所述有机溶剂为无水乙醇。

本发明还提供一种铜材中性钝化剂制成工作液的方法：步骤一：分别将上述重量比的抗氧化剂和防锈剂投入到反应釜中，然后将反应釜内的温度升高到70℃-80℃后再对放入反应釜内的抗氧化剂和防锈剂的混合物料进行均匀搅拌，其搅拌速度为100转/min，搅拌时间为：15-20分钟。

步骤二：将上述重量比的有机溶剂投入到反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为：100转/min，搅拌时间为10分钟。

步骤三：将上述重量比的增稠剂投入到反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为：100转/min，搅拌至增稠剂完全溶解之后，继续再搅拌30分钟。

步骤四：将上述重量比的去离子水缓慢投入反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为60转/min，搅拌2小时后便制得铜材中性钝化剂工作液。

在另一实施例中，本发明还提供上述铜材中性钝化剂的使用方法：步骤A：首先将铜材中性钝化剂倒入浸泡槽内，然后，将洁净的待处理铜材投入浸泡槽，铜材浸泡的时间为3-5min。

步骤B：当铜材浸泡完毕后，采用清水再对完成浸泡的铜材进行水洗，水洗的时间为2-3min。

步骤C：每当处理500平方米-1000平方米的铜材时需要往浸泡槽内补加入铜材中性钝化剂工作液，补加的铜材中性钝化剂工作液的重量与投入浸泡槽内的铜材中性钝化剂的重量比为1：2；浸泡槽长时间工作后，当浸泡槽内的铜材中性钝化剂与铜材中性钝化剂工作液混合形成的混合液变混浊或产生沉绽时，则需要更换浸泡槽。

作为优选，在所述步骤A中，铜材中性钝化剂投入浸泡槽的用量是根据铜材的多少而定的，铜材中性钝化剂投入浸泡槽的用量只要能将待处理铜材完全浸没便可。

作为优选，该铜材中性钝化剂的工作原理为：当铜材在浸没于铜材中性钝化剂工作液时，苯并三氮唑会与铜材的铜原子形成共价键和配位键，其相互交替成链状聚合物，并在铜材的表面形成多层保护膜（多层钝化薄膜），使铜材的表面不起氧化还原反应和不发生氢气，从而使铜材具有防蚀作用。与此同时，苯并三氮唑和正磷酸酯会与铜材中性钝化剂工作液中游离出来的烃基焦磷酸络合生成缓释络合，其利用膜吸附原理，使生成的缓释络合会自动吸附在铜材的钝化薄膜层上，使得这层薄膜变得更为致密和更加均匀，从而使铜材基材能更好地与外界的腐蚀性物质隔离开来，以实现有效地大大提高铜材的耐腐蚀性能。

本发明的有益效果在于：

1、经浸泡后的铜材具有优异的耐酸性和耐碱性，其无须像传统的工艺一样需要在浸泡后进行三道水洗操作，其只须经过一道水洗便可。

2、本发明能有效地提高完成浸泡后的铜材的耐腐蚀性能，从而使其实现大大增长了盐雾时间。

3、本发明在使用的过程中不会改变铜材的原始尺寸、不会改变铜材表面的颜色和改变铜材表面的光泽度，且其清洗效率高，清洗效果好。

4、本发明是环保型中性钝化液，不含有机污染物以及各类重金属，其符合欧盟WEEE&RoHS的指令要求。

5、本发明为无毒无害型中性钝化液，其不含有毒物质和不含有刺激性挥发气味，且其在使用过程的中不会与铜材反应产生有毒物质，从而实现能大大改善操作员的工作环境。

6、本发明可重复使用，其实现能大大降低生产成本，且其制作工艺简单，符合企业大规模批量化生产的要求。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

一种铜材中性钝化剂，由下列重量比例成份组成：增稠剂22%、抗氧化剂15%、防锈剂0.3%、有机溶剂9%和去离子水53.7%。

其中，所述增稠剂为聚乙二醇600。

其中，所述抗氧化剂是重量比例为11%的巯基苯并噻唑与重量比例为4%的苯并三氮唑之混合。

其中，所述防锈剂为正磷酸酯。

其中，所述有机溶剂为无水乙醇。

在其中一实施例中，该铜材中性钝化剂制成工作液的方法为：步骤一：分别将上述重量比的抗氧化剂和防锈剂投入到反应釜中，然后将反应釜内的温度升高到72℃后再对放入反应釜内的抗氧化剂和防锈剂的混合物料进行均匀搅拌，其搅拌速度为100转/min，搅拌时间为：16分钟。

步骤二：将上述重量比的有机溶剂投入到反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为：100转/min，搅拌时间为10分钟。

步骤三：将上述重量比的增稠剂投入到反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为：100转/min，搅拌至增稠剂完全溶解之后，继续再搅拌30分钟。

步骤四：将上述重量比的去离子水缓慢投入反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为60转/min，搅拌2小时后便制得铜材中性钝化剂工作液。

在另一实施例中，本发明还提供上述铜材中性钝化剂的使用方法：步骤A：首先将铜材中性钝化剂倒入浸泡槽内，然后，将洁净的待处理铜材投入浸泡槽，铜材浸泡的时间为3min。

步骤B：当铜材浸泡完毕后，采用清水再对完成浸泡的铜材进行水洗，水洗的时间为2min。

步骤C：每当处理900平方米的铜材时需要往浸泡槽内补加入铜材中性钝化剂工作液，补加的铜材中性钝化剂工作液的重量与投入浸泡槽内的铜材中性钝化剂的重量比为1：2；浸泡槽长时间工作后，当浸泡槽内的铜材中性钝化剂与铜材中性钝化剂工作液混合形成的混合液变混浊或产生沉绽时，则需要更换浸泡槽。

实施例2：

一种铜材中性钝化剂，由下列重量比例成份组成：增稠剂23%、抗氧化剂16%、防锈剂0.4%、有机溶剂10%和去离子水50.6%。

其中，所述增稠剂是重量比例为20%的聚乙二醇600与重量比例为3%的聚乙二醇400之混合。

其中，所述抗氧化剂是重量比例为10%的巯基苯并噻唑、重量比例为3%的苯并三氮唑与重量比例为3%的甲基苯并三氮唑之混合。

其中，所述防锈剂是重量比例为0.2%的正磷酸酯与重量比例为0.2%的羟基乙叉三膦酸钾盐之混合。

其中，所述有机溶剂是重量比例为8%的无水乙醇与重量比例为2%的乙酸异丙酯之混合。

在其中一实施例中，该铜材中性钝化剂制成工作液的方法为：步骤一：分别将上述重量比的抗氧化剂和防锈剂投入到反应釜中，然后将反应釜内的温度升高到75℃后再对放入反应釜内的抗氧化剂和防锈剂的混合物料进行均匀搅拌，其搅拌速度为100转/min，搅拌时间为：18分钟。

步骤二：将上述重量比的有机溶剂投入到反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为：100转/min，搅拌时间为10分钟。

步骤三：将上述重量比的增稠剂投入到反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为：100转/min，搅拌至增稠剂完全溶解之后，继续再搅拌30分钟。

步骤四：将上述重量比的去离子水缓慢投入反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为60转/min，搅拌2小时后便制得铜材中性钝化剂工作液。

在另一实施例中，本发明还提供上述铜材中性钝化剂的使用方法：步骤A：首先将铜材中性钝化剂倒入浸泡槽内，然后，将洁净的待处理铜材投入浸泡槽，铜材浸泡的时间为3.5min。

步骤B：当铜材浸泡完毕后，采用清水再对完成浸泡的铜材进行水洗，水洗的时间为2.5min。

步骤C：每当处理700平方米的铜材时需要往浸泡槽内补加入铜材中性钝化剂工作液，补加的铜材中性钝化剂工作液的重量与投入浸泡槽内的铜材中性钝化剂的重量比为1：2；浸泡槽长时间工作后，当浸泡槽内的铜材中性钝化剂与铜材中性钝化剂工作液混合形成的混合液变混浊或产生沉绽时，则需要更换浸泡槽。

实施例3：

一种铜材中性钝化剂，由下列重量比例成份组成：增稠剂24%、抗氧化剂14%、防锈剂0.5%、有机溶剂8.5%和去离子水53%。

其中，所述增稠剂是重量比例为23%的聚乙二醇600与重量比例为1%的聚乙二醇6000之混合。

其中，所述抗氧化剂是重量比例为12%的巯基苯并噻唑与重量比例为2%的甲基苯并三氮唑之混合。

其中，所述防锈剂是重量比例为0.2%的正磷酸酯、重量比例为0.1%的三乙醇胺硼酸酯、重量比例为0.1%的脂肪醇醚磷酸酯钾盐与重量比例为0.1%的羟基乙叉三膦酸钾盐之混合。

其中，所述有机溶剂是重量比例为4%的乙酸异丙酯与重量比例为4.5%的乙酸异丙酯之混合。

在其中一实施例中，该铜材中性钝化剂制成工作液的方法为：步骤一：分别将上述重量比的抗氧化剂和防锈剂投入到反应釜中，然后将反应釜内的温度升高到78℃后再对放入反应釜内的抗氧化剂和防锈剂的混合物料进行均匀搅拌，其搅拌速度为100转/min，搅拌时间为：19分钟。

步骤二：将上述重量比的有机溶剂投入到反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为：100转/min，搅拌时间为10分钟。

步骤三：将上述重量比的增稠剂投入到反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为：100转/min，搅拌至增稠剂完全溶解之后，继续再搅拌30分钟。

步骤四：将上述重量比的去离子水缓慢投入反应釜内进行均匀搅拌，搅拌速度控制为60转/min，搅拌2小时后便制得铜材中性钝化剂工作液。

在另一实施例中，本发明还提供上述铜材中性钝化剂的使用方法：步骤A：首先将铜材中性钝化剂倒入浸泡槽内，然后，将洁净的待处理铜材投入浸泡槽，铜材浸泡的时间为4min。

步骤B：当铜材浸泡完毕后，采用清水再对完成浸泡的铜材进行水洗，水洗的时间为3min。

步骤C：每当处理600平方米的铜材时需要往浸泡槽内补加入铜材中性钝化剂工作液，补加的铜材中性钝化剂工作液的重量与投入浸泡槽内的铜材中性钝化剂的重量比为1：2；浸泡槽长时间工作后，当浸泡槽内的铜材中性钝化剂与铜材中性钝化剂工作液混合形成的混合液变混浊或产生沉绽时，则需要更换浸泡槽。

对分别采用实施例1-3的配方和重量比制作出来的铜材中性钝化剂分别与市面上现有的酸性铜材钝化剂和碱性铜材钝化剂进行性能对比，其性能对比结果如下表：

从上表的数据可以看出，采用本发明浸泡后的铜材的耐酸性和耐碱性的盐雾时间与现有的铜材钝化剂相比较具有显著的提高，其的盐雾时间在7H-8H之间，其的pH值在7.0-7.5之间，采用本发明浸泡后的铜材表面的颜色和色泽均无变化，其解决了采用现有的铜材钝化剂浸泡铜材工件之后，铜材工件的表面会出现铜材颜色变深或色泽变哑光的问题，其还解决了现有的铜材钝化剂在使用的过程中会发生化学反应而产生有害物质的问题，采用本发明浸泡后的工件只要一道水洗即可，其免除了采用现有的铜材钝化剂浸泡后的铜材工件至少需要经过三道水洗工序，其简化了加工工序，节约了水资源，使用更加方便；此外，铜材经本发明浸泡处理后，其会在铜材的表面形成一道能明显增强铜材防腐蚀性能的保护膜，且本发明在使用过程中不会改变铜材工件的原始尺寸，其不会与铜材工件反应产生有毒物质、有机污染物质以及各类重金属，且其不含有刺激性挥发物质或气味，大大改善了操作员的工作环境，符合了欧盟WEEE&RoHS的指令要求，其清洗效率高，清洗效果好，其对容器的腐蚀侵害小，可延长容器的使用寿命，并可重复使用，生产成本低，其能有效地延长铜材的耐盐雾时间，其是一种绿色环保型的铜材中性钝化剂，其的排放对环境无污染。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铜材中性钝化剂，其特征在于：由下列重量比例成份组成：增稠剂20%-25%、抗氧化剂13%-17%、防锈剂0.2%-0.5%、有机溶剂8%-10%和去离子水47.5%-58.8%。

2.根据权利要求1所述的铜材中性钝化剂，其特征在于：所述增稠剂为聚乙二醇600、聚乙二醇400和聚乙二醇6000中的一种或二种以上之混合。

3.根据权利要求1所述的铜材中性钝化剂，其特征在于：所述抗氧化剂为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑和甲基苯并三氮唑中的一种或二种以上之混合。

4.根据权利要求1所述的铜材中性钝化剂，其特征在于：所述防锈剂为正磷酸酯、三乙醇胺硼酸酯、脂肪醇醚磷酸酯钾盐和羟基乙叉三膦酸钾盐中的一种或二种以上之混合。

5.根据权利要求1所述的铜材中性钝化剂，其特征在于：所述有机溶剂为无水乙醇、乙酸异丙酯和异构十二醇中的一种或二种以上之混合。