CN108754483A

CN108754483A - 一种机械沉积镉用促进剂

Info

Publication number: CN108754483A
Application number: CN201810453444.9A
Authority: CN
Inventors: 王胜民; 侯云波; 赵晓军; 谭蓉; 裴和中; 张国亮; 宋鹏
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2018-11-06
Anticipated expiration: 2038-05-14
Also published as: CN108754483B

Abstract

本发明公开了一种机械沉积镉用促进剂，属于表面防护技术领域。本发明所述机械沉积镉用促进剂由以下原料制备得到，各原料及其质量百分比为：尿素3%~7%，乙二胺四乙酸2~6%，柠檬酸铵8%~12%，木质素磺酸钠5%~8%，柠檬酸7%~16%，硼酸1%～3%，硫酸亚铁28%~35%、氧化亚锡20%~37%；用于钢铁制件表面机械沉积镉时，所述促进剂的添加量为镉粉加入量的30%～40%。本发明的机械沉积镉用促进剂应用于钢铁制件的表面机械沉积镀镉，在钢铁制件的机械镀过程使用该促进剂可实现镉粉在钢铁制件表面的连续、稳定沉积，获得表面光滑、色泽光亮的银白色镉镀层。

Description

一种机械沉积镉用促进剂

技术领域

本发明涉及一种机械沉积镉用促进剂，属于表面防护技术领域。

背景技术

与传统的电镀和热镀相比，机械沉积镀具有室温下操作、镀后无氢脆、镀层厚度容易控制、无镉离子扩散、无回火软化等诸多优点。又因为，机械沉积镀过程没有电解效应，也没有高温冶金反应；所以，机械沉积镀过程没有电解析氢，更没有高温熔融金属的侵蚀。所以，从氢脆和镉脆产生的原因考虑，机械沉积法制备镉镀层有着明显的优势。但金属镉不同于金属锌，锌对钢铁基材属于牺牲阳极保护，而镉的电极电位比铁正，故镉对钢铁基材属于阴极保护镀层。因为锌、镉电极电位不同，以及锌、镉与铁电极电位排序位置的不同，导致传统的机械沉积锌原理及机械沉积锌活化剂并不能照搬到镉的机械沉积过程。国内外的文献检索表明，有关机械沉积镉镀层的相关研究甚少。鉴于此，针对传统电镀镉存在的诸多问题，开展镉镀层的机械沉积研究具有重要的实践意义，这也是金属涂镀技术领域科技工作者们亟待解决的课题。

发明内容

本发明目的在于解决现有技术的不足，提供一种机械沉积镉用促进剂，所述促进剂由以下原料制备得到，各原料及其质量百分比为：尿素3%~7%，乙二胺四乙酸2~6%，柠檬酸铵8%~12%，木质素磺酸钠5%~8%，柠檬酸7%~16%，硼酸1%～3%，硫酸亚铁28%~35%、氧化亚锡20%~37%，所有原料的质量百分比之和为100%。

本发明所述原料均为工业级化工原料。

本发明所述促进剂用于钢铁制件表面机械沉积镉时的工艺步骤如下：

（1）预处理：采用电镀、热浸镀、机械镀工艺常用的脱脂除油方法如热碱法、超声波法、氧化法等去除工件表面的油脂，采用电镀、热浸镀、机械镀工艺常用的除锈方法如化学酸洗法、喷砂喷丸等去除工件表面的锈垢，经预处理的钢铁制件表面露出清洁的金属表层。

（2）建立Cd-Sn基层：采用类似于机械镀锌方法使用通用的机械镀设备，通过向机械镀设备滚筒中添加镉粉和硫酸亚锡在钢铁制件表面建立Cd-Sn基层。

（3）镀镉：向滚桶内添加镉粉，然后根据添加镉粉的质量称量按上述质量百分比配制的促进剂粉末（促进剂的添加量为镉粉加入量的30%～40%），待滚筒转动3～5分钟（此过程可根据要求的镉层厚度多次循环添加镉粉、促进剂，循环加料的时间间隔为3～5分钟）。

（4）后处理：达到欲镀层厚度时，卸料、分离，镀件在不高于120℃温度下烘干，钢铁制件表面即可获得一层光亮的银白色的镉镀层。

本发明的有益效果

本发明机械沉积镉用促进剂使用时直接添加，无须提前配制成溶液，当促进剂加入镀筒内时，促进剂的各组分迅速溶于酸性的镀筒浆料中，在一段时间内保持浆料具有合适范围的pH值，金属镉粉在促进剂的润湿、表面清洁以及表面电荷吸引等作用下，镉粉呈现一定尺度的聚集分散状态；浆料中锡、镉、铁金属离子在促进剂的络合作用下与基体表面和镉粉表面产生合适的电荷吸附作用，诱使镉粉或镉粉团聚体不断吸附、沉积到基体表面；如此循环，每次添加镉粉后，紧接着加入本发明的促进剂，这样就产生镉粉在基体表面的连续、稳定沉积；所以，本发明的促进剂使用方便，循环加入便可实现镉粉的连续、稳定沉积。

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。

本发明实施例中所用原料均为工业级化工原料，配制方法为：按质量百分比分别称量各原料，混合在一起并搅拌均匀，即得到所述的促进剂。

实施例1

本实施例所述机械沉积镉用促进剂的组分及其质量百分比为：尿素3%、乙二胺四乙酸2%、柠檬酸铵8%、木质素磺酸钠8%、柠檬酸16%、硼酸3%、硫酸亚铁35%、氧化亚锡25%。

本实施例所述机械沉积镉用促进剂用于钢铁制件表面机械沉积镉镀层，待镀工件为Φ20mm、厚度3.0 mm的标准平垫片150 kg，欲镀表面积约13㎡，要求镀层厚度为10μm；施镀时将经过预处理的垫片建立镉-锡基层，之后向镀筒中添加1024g镉粉，然后向镀筒内添加配制的促进剂310g，镀筒继续转动6分钟；之后卸料、分离，垫片表面获得光亮的银白色镉镀层；烘干后镀层仍呈现光亮的银白色，横断面金相法观察镉镀层厚度约12μm，且镀层厚度均匀。

实施例2

本实施例所述机械沉积镉用促进剂的组分及其质量百分比为：尿素7%、乙二胺四乙酸6%、柠檬酸铵12%、木质素磺酸钠5%、柠檬酸7%、硼酸1%、硫酸亚铁 28%、氧化亚锡34%。

本实施例所述机械沉积镉用促进剂用于钢铁制件表面机械沉积镉镀层，待镀工件为M16的10.9级标准螺栓200 kg，欲镀表面积8.6㎡，要求镀层厚度为20μm；施镀时将经过预处理的螺栓建立镉-锡基层，之后向镀筒中添加688g镉粉，然后向镀筒内添加配制的促进剂240g，镀筒继续转动5分钟；再次向镀筒中添加688g镉粉，促进剂240g，镀筒继续转动8分钟，之后卸料、分离，螺栓表面获得光亮的银白色镉镀层；烘干后镀层仍呈现光亮的银白色；磁性测量法检测螺栓头部平面位置的镀层厚度约22μm。

实施例3

本实施例所述机械沉积镉用促进剂的组分及其质量百分比为：尿素4%、乙二胺四乙酸4%

柠檬酸铵10%、木质素磺酸钠6%、柠檬酸9%、硼酸1%、硫酸亚铁 29%、氧化亚锡37%，以上原料均为工业级化工原料。

本实施例所述机械沉积镉用促进剂用于钢铁制件表面机械沉积镉镀层，待镀工件为Φ20mm、厚度3.0 mm的标准平垫片100 kg，欲镀表面积约10.5㎡，要求镀层厚度为10μm。施镀时将经过预处理的垫片建立镉-锡基层，之后向镀筒中添加420g镉粉，然后向镀筒内添加配制的促进剂130g，镀筒继续转动4分钟；再次向镀筒中添加420g镉粉，促进剂130g，镀筒继续转动6分钟；之后卸料、分离，垫片表面获得光亮的银白色镉镀层。烘干后镀层仍呈现光亮的银白色；磁性测量法检测垫片表面的镀层厚度约11μm。

实施例4

本实施例所述机械沉积镉用促进剂的组分及其质量百分比为：尿素5%、乙二胺四乙酸5%、柠檬酸铵10%、木质素磺酸钠7%、柠檬酸8%、硼酸1%、硫酸亚铁 30%、氧化亚锡34% ，以上原料均为工业级化工原料。

本实施例所述机械沉积镉用促进剂用于钢铁制件表面机械沉积镉镀层，待镀工件为80mm（长）×80mm（宽）×8mm（厚）中心开孔Φ30mm的平板件200kg，材质为Q345，基体表面经喷砂处理，欲镀表面积8.5㎡，要求镀层厚度为20μm。施镀时将经过预处理的工件建立镉-锡基层，之后向镀筒中添加680g镉粉，然后向镀筒内添加配制的促进剂270g，镀筒继续转动5分钟；再次向镀筒中添加680g镉粉，促进剂270g，镀筒继续转动8分钟；之后卸料、分离，工件表面获得光亮的银白色镉镀层，烘干后镀层仍呈现光亮的银白色；磁性测量法工件表面取3点检测的镀层厚度分别为22μm、20μm、24μm。

Claims

1.一种机械沉积镉用促进剂，其特征在于：所述促进剂由以下原料制备得到，各原料及其质量百分比为：尿素3%~7%，乙二胺四乙酸2~6%，柠檬酸铵8%~12%，木质素磺酸钠5%~8%，柠檬酸7%~16%，硼酸1%～3%，硫酸亚铁28%~35%、氧化亚锡20%~37%。

2.根据权利要求1所述机械沉积镉用促进剂，其特征在于：用于钢铁制件表面机械沉积镉时，促进剂的添加量为镉粉加入量的30%～40%。