CN110592564B - 一种喷镀镜面白铜的方法 - Google Patents

一种喷镀镜面白铜的方法 Download PDF

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Abstract

一种喷镀镜面白铜的方法，本发明涉及一种采用喷镀在非金属材料表面获得具有镜面光泽白铜薄膜的方法。本发明是要解决目前喷镀技术普遍采用喷镀纯银导致的价格过高、耐蚀性不佳等问题。一种喷镀镜面白铜的方法：(1)活化液的配制；(2)喷镀液的配制；(3)非金属材料的活化；(4)喷镀白铜，在非金属材料表面获得镜面光亮的白铜薄膜。一种喷镀镜面白铜的方法可以处理任意形状和特性的宏观非金属材料，在短时间内产生具有镜面光泽的白铜薄膜，大大节省了处理的成本。

Description

一种喷镀镜面白铜的方法
技术领域
本发明属于表面处理领域，涉及一种采用喷镀在非金属材料表面获得具有镜面光泽白铜薄膜的方法。
背景技术
随着科学技术的进步，具有高强度、低密度的塑料制品逐渐进入了人们的生活。尤其是作为代替金属结构件的塑料制品，其应用范围的拓展不仅节省了有限的金属资源，而且对于社会的可持续发展意义重大。
然而，塑料制品相对单调的外观并不符合人们的审美要求，所以一般都需要对塑料制品进行表面改性。因为金属具有多样的色泽和优异的光亮度，且外观十分符合人们的审美习惯，所以为了改善塑料等非金属材料的外观，很多情况下都需要在其表面利用电镀或者化学镀的方式镀覆金属镀层，也就是非金属材料的金属化处理。比如，汽车的标志一般都为塑料材质，塑料成型后在表面预先化学镀铜，然后电镀铜/镍/铬的组合镀层，从而形成具有优异外观和耐蚀性的产品，既具有塑料的低密度、高强度等优点，又具有金属的优异色泽和外观，但是生产过程过于繁琐。为了迅速改善塑料等非金属材料的外观，很多生产企业利用化学镀的原理采用喷镀的方式在其表面镀一层银，整个喷镀过程银层产生速度非常快，大大提高了生产效率。然而，目前的喷镀技术仅限于喷镀纯银，不但生产成本高而且银镀层易与空气和环境中的硫、氧结合生成黑色的硫化物或氧化物。因此，喷镀纯银的结果仍然不够理想，不但限制了企业的利润率而且产品长期使用容易变色腐蚀。
为了进一步降低塑料等非金属材料金属化的成本，延长金属镀层的寿命，开发新型喷镀技术尤为重要。白铜为铜与镍的合金，具有与银类似的银白色外观，且由于镍的自钝化性，白铜的耐蚀性非常好。因此以白铜代替纯银作为非金属材料的表面改性材料，开发新型的喷镀白铜技术，不仅对于非金属材料金属化的成本控制具有重大意义，而且有利于节约贵金属资源，将大大加速社会可持续发展的进程。
发明内容
本发明是要解决目前喷镀技术普遍采用喷镀纯银导致的价格过高、耐蚀性不佳等问题，而提供一种采用喷镀的方式获得具有镜面光泽白铜薄膜的方法。
本发明的一种喷镀镜面白铜的方法按以下步骤进行：
(1) 活化液的配制：a. 将浓度为0.1~10.0 g/L的非离子型表面活性剂、浓度为0.5~8.0 g/L的阴离子型聚丙烯酰胺和浓度为0.001~0.3 g/L的乙酸钯依次溶于去离子水中，搅拌1~5小时后陈化24小时以上，配得活化液H1；
(2) 喷镀液的配制：b. 将浓度为5.0~100.0 g/L的络合剂和浓度为0.01~0.5 g/L的硝酸银依次溶于去离子水中，陈化24小时后依次加入浓度为5.0~30.0 g/L的镍盐和浓度为2.0~10.0 g/L的铜盐，用氢氧化钠和氨水调整pH至10.0~12.5后陈化24小时，配得溶液A1；c. 将浓度为6~20 mL/L的乙醇、3~30.0 mL/L的水合肼、浓度为0.01~1.0 g/L的氟化钠和浓度为0.1~2.0 g/L的非离子型表面活性剂依次溶于去离子水中，用氢氧化钠调整pH值至10.0~12.0，配得溶液B1；
(3) 非金属材料的活化：d. 将步骤(1)配制的活化液H1稀释2~20倍配得活化液H2，然后用双头喷枪将活化液H2与无水乙醇均匀等量喷在洁净的非金属材料表面，自然干燥后获得表面活化的非金属材料；
(4) 喷镀白铜：e. 将步骤(2)配制的溶液A1稀释5倍配得A2，将步骤(2)配制的溶液B1稀释5倍配得B2，将A2和B2分别升温至40~60℃，用双头喷枪同时等量喷在经过步骤(3)处理之后的非金属材料表面，非金属材料表面全部出光后继续喷镀0.5~5分钟，然后采用去离子水将残余喷镀液清洗干净，冷风吹干后完成非金属材料表面喷镀白铜。
步骤(1)和步骤(2)中所述的非离子型表面活性剂为OP-10、平平加或PPE中的一种；步骤(1)中所述的阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为100万~500万；步骤(2)中所述的络合剂为柠檬酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、焦磷酸钾或乙二胺四乙酸二钠中的一种或其中两种的组合，所述的镍盐为乙酸镍或硝酸镍中的一种，所述的铜盐为乙酸铜或硝酸铜中的一种。
本发明的一种喷镀镜面白铜的方法，通过预先在非金属材料表面喷洒活化液H2，使具有吸附性的阴离子型聚丙烯酰胺可以在无水乙醇和非离子型表面活性剂的作用下均匀吸附在非金属材料表面，从而通过静电吸引力使钯离子可以被固定在非金属材料表面，完成非金属材料的活化。然后将含有镍离子、铜离子、银离子和水合肼的喷镀液均匀喷洒在非金属材料表面，水合肼可以将非金属材料表面吸附的钯离子还原为金属钯从而使非金属材料具有催化活性，引发喷镀自发进行，在非金属材料表面迅速形成完整的白铜镀层。本发明不仅可以快速对塑料等非金属材料进行金属化，而且步骤简单、成本低，形成的白铜镀层外观优异且具有良好的耐蚀性能，不仅对于非金属材料金属化的成本控制具有重大意义，而且有利于节约贵金属资源，将大大加速社会可持续发展的进程。
附图说明
图1为试验一通过喷镀在塑料表面制备的白铜镀层与普通喷镀银层在5% NaCl溶液中的Tafel曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种喷镀镜面白铜的方法按以下步骤进行：
(1) 活化液的配制：a. 将浓度为0.1~10.0 g/L的非离子型表面活性剂、浓度为0.5~8.0 g/L的阴离子型聚丙烯酰胺和浓度为0.001~0.3 g/L的乙酸钯依次溶于去离子水中，搅拌1~5小时后陈化24小时以上，配得活化液H1；
(2) 喷镀液的配制：b. 将浓度为5.0~100.0 g/L的络合剂和浓度为0.01~0.5 g/L的硝酸银依次溶于去离子水中，陈化24小时后依次加入浓度为5.0~30.0 g/L的镍盐和浓度为2.0~10.0 g/L的铜盐，用氢氧化钠和氨水调整pH至10.0~12.5后陈化24小时，配得溶液A1；c. 将浓度为6~20 mL/L的乙醇、3~30.0 mL/L的水合肼、浓度为0.01~1.0 g/L的氟化钠和浓度为0.1~2.0 g/L的非离子型表面活性剂依次溶于去离子水中，用氢氧化钠调整pH值至10.0~12.0，配得溶液B1；
(3) 非金属材料的活化：d. 将步骤(1)配制的活化液H1稀释2~20倍配得活化液H2，然后用双头喷枪将活化液H2与无水乙醇均匀等量喷在洁净的非金属材料表面，自然干燥后获得表面活化的非金属材料；
(4) 喷镀白铜：e. 将步骤(2)配制的溶液A1稀释5倍配得A2，将步骤(2)配制的溶液B1稀释5倍配得B2，将A2和B2分别升温至40~60℃，用双头喷枪同时等量喷在经过步骤(3)处理之后的非金属材料表面，非金属材料表面全部出光后继续喷镀0.5~5分钟，然后采用去离子水将残余喷镀液清洗干净，冷风吹干后完成非金属材料表面喷镀白铜。
本实施方式的一种喷镀镜面白铜的方法，通过预先在非金属材料表面喷洒活化液H2，使具有吸附性的阴离子型聚丙烯酰胺可以在无水乙醇和非离子型表面活性剂的作用下均匀吸附在非金属材料表面，从而通过静电吸引力使钯离子可以被固定在非金属材料表面，完成非金属材料的活化。然后将含有镍离子、铜离子、银离子和水合肼的喷镀液均匀喷洒在非金属材料表面，水合肼可以将非金属材料表面吸附的钯离子还原为金属钯从而使非金属材料具有催化活性，引发喷镀自发进行，在非金属材料表面迅速形成完整的白铜镀层。本实施方式的一种喷镀镜面白铜的方法不仅可以快速在塑料等非金属材料表面形成白铜镀层，而且步骤简单、成本低，形成的白铜镀层外观优异且具有良好的耐蚀性能。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤(1)和步骤(2)中所述的非离子型表面活性剂为OP-10、平平加或PPE中的一种。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤(1)中所述的阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为100万~500万。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤(2)中所述的络合剂为柠檬酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、焦磷酸钾或乙二胺四乙酸二钠中的一种或其中两种的组合。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤(2)中所述的镍盐为乙酸镍或硝酸镍中的一种。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤(2)中所述的铜盐为乙酸铜或硝酸铜中的一种。其它与具体实施方式一至五之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验一：本试验的一种喷镀镜面白铜的方法按以下步骤进行：
(1) 活化液的配制：a. 将浓度为0.5 g/L的OP-10、浓度为2.0 g/L的阴离子型聚丙烯酰胺和浓度为0.1 g/L的乙酸钯依次溶于去离子水中，搅拌2小时后陈化24小时以上，配得活化液H1；
(2) 喷镀液的配制：b. 将浓度为30.0 g/L的络合剂和浓度为0.1 g/L的硝酸银依次溶于去离子水中，陈化24小时后依次加入浓度为15.0 g/L的硝酸镍和浓度为8.0 g/L的硝酸铜，用氢氧化钠和氨水调整pH至11.0后陈化24小时，配得溶液A1；c. 将浓度为10 mL/L的乙醇、23.0 mL/L的水合肼、浓度为0.3 g/L的氟化钠和浓度为0.8 g/L的OP-10依次溶于去离子水中，用氢氧化钠调整pH值至11.0，配得溶液B1；
(3) 非金属材料的活化：d. 将步骤(1)配制的活化液H1稀释8倍配得活化液H2，然后用双头喷枪将活化液H2与无水乙醇均匀等量喷在洁净的非金属材料表面，自然干燥后获得表面活化的非金属材料；
(4) 喷镀白铜：e. 将步骤(2)配制的溶液A1稀释5倍配得A2，将步骤(2)配制的溶液B1稀释5倍配得B2，将A2和B2分别升温至60℃，用双头喷枪同时等量喷在经过步骤(3)处理之后的非金属材料表面，非金属材料表面全部出光后继续喷镀3分钟，然后采用去离子水将残余喷镀液清洗干净，冷风吹干后完成非金属材料表面喷镀白铜。
步骤(1)中所述的阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为300万；步骤(2)中所述的络合剂为柠檬酸钠和焦磷酸钾的组合。
本试验通过预先在非金属材料表面喷洒活化液H2，使具有吸附性的阴离子型聚丙烯酰胺可以在无水乙醇和OP-10的作用下均匀吸附在非金属材料表面，从而通过静电吸引力使钯离子可以被固定在非金属材料表面，完成非金属材料的活化。然后将含有镍离子、铜离子、银离子和水合肼的喷镀液均匀喷洒在非金属材料表面，水合肼可以将非金属材料表面吸附的钯离子还原为金属钯从而使非金属材料具有催化活性，引发喷镀自发进行，在非金属材料表面迅速形成完整的白铜镀层。本试验不仅可以快速对塑料等非金属材料进行金属化，而且步骤简单、成本低，通过喷镀在塑料表面制备的白铜镀层外观优异，在5% NaCl溶液中的EIS曲线如图1所示，说明白铜镀层与纯银镀层相比具有更好的耐蚀性能。

Claims (6)

1.一种喷镀镜面白铜的方法，其特征在于一种喷镀镜面白铜的方法按以下步骤进行：
(1) 活化液的配制：a. 将浓度为0.1~10.0 g/L的非离子型表面活性剂、浓度为0.5~8.0 g/L的阴离子型聚丙烯酰胺和浓度为0.001~0.3 g/L的乙酸钯依次溶于去离子水中，搅拌1~5小时后陈化24小时以上，配得活化液H1；
(2) 喷镀液的配制：b. 将浓度为5.0~100.0 g/L的络合剂和浓度为0.01~0.5 g/L的硝酸银依次溶于去离子水中，陈化24小时后依次加入浓度为5.0~30.0 g/L的镍盐和浓度为2.0~10.0 g/L的铜盐，用氢氧化钠和氨水调整pH至10.0~12.5后陈化24小时，配得溶液A1；c. 将浓度为6~20 mL/L的乙醇、3~30.0 mL/L的水合肼、浓度为0.01~1.0 g/L的氟化钠和浓度为0.1~2.0 g/L的非离子型表面活性剂依次溶于去离子水中，用氢氧化钠调整pH值至10.0~12.0，配得溶液B1；
(3) 非金属材料的活化：d. 将步骤(1)配制的活化液H1稀释2~20倍配得活化液H2，然后用双头喷枪将活化液H2与无水乙醇均匀等量喷在洁净的非金属材料表面，自然干燥后获得表面活化的非金属材料；
(4) 喷镀白铜：e. 将步骤(2)配制的溶液A1稀释5倍配得A2，将步骤(2)配制的溶液B1稀释5倍配得B2，将A2和B2分别升温至40~60℃，用双头喷枪同时等量喷在经过步骤(3)处理之后的非金属材料表面，非金属材料表面全部出光后继续喷镀0.5~5分钟，然后采用去离子水将残余喷镀液清洗干净，冷风吹干后完成非金属材料表面喷镀白铜。
2.根据权利要求1所述的一种喷镀镜面白铜的方法，其特征在于步骤(1)和步骤(2)中所述的非离子型表面活性剂为OP-10、平平加或PPE中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种喷镀镜面白铜的方法，其特征在于步骤(1)中所述的阴离子型聚丙烯酰胺的分子量为100万~500万。
4.根据权利要求1所述的一种喷镀镜面白铜的方法，其特征在于步骤(2)中所述的络合剂为柠檬酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖酸钠、焦磷酸钾或乙二胺四乙酸二钠中的一种或其中两种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种喷镀镜面白铜的方法，其特征在于步骤(2)中所述的镍盐为乙酸镍或硝酸镍中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种喷镀镜面白铜的方法，其特征在于步骤(2)中所述的铜盐为乙酸铜或硝酸铜中的一种。
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