CN111826657A - 一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法，所述抛光液包括浓度为10‑30%双氧水、2‑5%双氧水稳定剂、3‑5%光亮剂、0.6‑1%缓蚀剂、0.5‑2%催化剂、0.5‑1%铜离子稳定剂及余量的去离子水。本发明中，通过双氧水10~30%、浓硫酸0.5%‑2%、柠檬酸0.5‑1%、硫脲0.6‑1%、乙醇为2‑5%、乙二醇2‑5%、烷基酚聚氧乙烯醚3‑5%及余量的水混合后得到的抛光液对铜材进行抛光处理，双氧水(过氧化氢)作为氧化介质，双氧水可提供优良的氧化能力，通过与其它组分复配能在铜材表面上给予良好的光泽度，在低温环境下，使得双氧水更加稳定，给予铜材表面更优良的光泽度。

Description

一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法

技术领域

本发明涉及铜材氧化着色抛光技术领域，尤其涉及一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法。

背景技术

目前，铜及铜合金（以下，简称其为“铜材”）的表面抛光技术，其抛光方法一般是使用光亮剂，常用的光亮剂有两种：

方法一：使用配合了硫酸、铬酸、硝酸、盐酸、磷酸、冰醋酸的多种酸复配液体，使用这样的酸洗液对铜材进行“酸洗出光”的机理，是通过硫酸、铬酸、硝酸、盐酸、磷酸、冰醋酸对铜的氧化作用和硫酸、铬酸、硝酸、盐酸、磷酸、冰醋酸对铜的腐蚀溶解作用平衡而进行酸洗出光的。

然而，上述酸洗液，具有以下缺点：

1、由于氧化性酸的分解，批量生产光泽度不稳定；

2、由于氧化腐蚀性强，需极速操作，操时则容易发生过腐蚀现象，否则会导致铜材腐蚀大，铜材消耗大，影响精密零件尺寸；

3、产生大量的二氧化氮黄烟，对人体有极大的伤害，废气处理成本增大，挥发性酸雾大，对厂房结构、设备腐蚀性强，造成严重的间接性损失；

4、酸度强、重金属含量高，氨氮严重超标，污水处理困难大，排放污染严重。

因此，缺少一种抛光稳定、腐蚀性弱、绿色环保且废水处理简单的用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液。

方法二：是由高含量的双氧水及硫酸或硝酸组成的抛光液。

然而，首先，在化学抛光的过程中，因硝酸分解而会产生有毒的氮氧化物，其次，双氧水使用不稳定。

因此，缺少一种抛光稳定、腐蚀性弱、绿色环保且废水处理简单的用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，而提出的一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液，所述抛光液包括浓度为10-30%双氧水、2-5%双氧水稳定剂、3-%光亮剂、0.6-1%缓蚀剂、0.5-2%催化剂、0.5-1%铜离子稳定剂及余量的去离子水。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述双氧水稳定剂为乙醇或乙二醇。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述光亮剂为烷基酚聚氧乙烯醚。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述缓蚀剂为硫脲。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述催化剂为浓硫酸。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述铜离子稳定剂为柠檬酸。

作为上述技术方案的进一步描述：

一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液的制备方法，包括以下步骤：

S1、在容器中加入57-60%的去离子水，再向容器上加入0.5-2%的浓硫酸；

S2、在搅拌状态下，依次加入0.5-1%柠檬酸、0.6-1%硫脲、2-5%乙醇或者乙二醇、3-5%烷基酚聚氧乙烯醚；

S3、在上述混合溶液老化24H后，加入10- 30%双氧水，再加入去离子水满至100%。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过双氧水10~30%、浓硫酸0.5%-2%、柠檬酸0.5-1%、硫脲0.6-1%、乙醇为2-5%、乙二醇2-5%、烷基酚聚氧乙烯醚3-5%及余量的水混合后得到的抛光液对铜材进行抛光处理，双氧水(过氧化氢)作为氧化介质，双氧水可提供优良的氧化能力，通过与其它组分复配能在铜材表面上给予良好的光泽度，在低温环境下，使得双氧水更加稳定，给予铜材表面更优良的光泽度。

2、本发明中，由于抛光液中不含有硫酸、铬酸、硝酸、盐酸、磷酸、冰醋酸，反复清洗不会有过度腐蚀现象，解决了酸洗的腐蚀速率过快对铜腐蚀不能有效控制，不能批量的对精高要求较高的铜零件进行生产的问题。

3、本发明中，由于抛光液中没有配合铬酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、冰醋酸，只有极少量的浓硫酸，所以在铜材化学氧化着色抛光的过程中不会由于硝酸的分解而产生有害的氮氧化物及酸雾，从而降低对操作员工的身体健康的造成的危害程度，降低对厂房结构、设备的腐蚀性，降低间接损失。

4、本发明中，由于抛光液中没有配合铬酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、冰醋酸，因此不会因为含有铬酸而成为致癌源，以及重金属排放污染源，也不会因含磷酸而造成COD超标，更不会因含有冰醋酸而造成异味过重，而能够安全地、绿色的进行化学氧化着色抛光，且解决了传统三酸废液难处理的局面，本抛光液所产生的废水处理简单且处理成本低，解决了酸的腐蚀性强对于铜的过大损耗而造成的经济损失与重金属的过量排放。

具体实施方式

下面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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

通过在该化学抛光溶液中，浸渍以黄铜(铜含量55-80%)及纯紫铜(铜含量99.9%或以上)的标准工件进行化学氧化着色抛光试验，其中，试验样品统一采用中100mm*60mm*2mm(长*宽*厚)的方形铜片，并将这些试验样品浸渍于保持在40C的1000毫升且PH稳定在1.5的环境的化学氧化着色抛光液中90秒后，根据以下的标准对于化学氧化着色抛光液的氧化力、光泽度及腐蚀程度进行评价。

其中，化学氧化着色抛光液的氧化力试验检测：

取3份试样，对未进行化学氧化着色抛光前的试验样品进行称重并记录数据，试验完成之后，再对抛光后的试验样品进行称重，比较试验前后的试验样品的重量的变化值，计算出重量减少率，根据重量减少率进行4级评价。

重量减少率小于0.1%:受氧化程度较弱；

重量减少率0.1-0.2%:受氧化程度稍弱；

重量减少率0.2-0.3%:受氧化程度一般；

重量减少率大于0.3%:受氧化程度较强。

其中，化学氧化着色抛光面的光泽度试验：

取3份试样，用光泽度测试仪结合目视观察法，任意取1平方分米(平均测算值)的化学氧化着色抛光面，进行以下4级评价。

光泽度检测结果为600-800GU：具有优良的光泽；

光泽度检测结果为400-600GU：具有良好的光泽；

光泽度检测结果为200-400GU：光泽稍弱；

光泽度检测结果为100-200GU：光泽不充分。

其中，化学氧化着色抛光面的腐蚀点试验：

取3份试样，在各试验中任意取1平方分米(平均测算值)的化学氧化着色抛光面，用50倍放大镜来观察到的亮光斑点的个数，根据其个数进行以下4级评价。

腐蚀点0-10个：受腐蚀程度较弱；

腐蚀点10-20个：受腐蚀程度稍弱；

腐蚀点20-30个：受腐蚀程度一般；

腐蚀点30个以上：受腐蚀程度较强。

实施例一：

请参阅表1, 一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液，抛光液包括浓度为10%双氧水，2%双氧水稳定剂，双氧水稳定剂为乙醇或乙二醇，3%光亮剂，光亮剂为烷基酚聚氧乙烯醚，0.6%缓蚀剂，缓蚀剂为硫脉，0.5%催化剂，催化剂为浓硫酸，0.5%铜离子稳定剂，铜离子稳定剂为柠檬酸，以及余量的去离子水。

一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液的制备方法，包括以下步骤：

S1、在容器中加入57%的去离子水，再向容器上加入0.5%的浓硫酸；

S2、在搅拌状态下，依次加入0.5%柠檬酸、0. 6%硫脲、2%乙醇、2%乙二醇、3%烷 基酚聚氧乙烯醚；

S3、在上述混合溶液老化24H后，加入10%双氧水，再加入去离子水满至100%。

其中，抛光液中各组分固体按重量比，液体按体积百分比配制。

对试样黄铜和紫铜，进行化学氧化着色抛光液的氧化力、光泽度及腐蚀程度试验结果如下：

表1

综合评价如下：

1、黄铜受氧化程度一般，光泽稍弱，受腐蚀程度较强；

2、紫铜受氧化程度较强，光泽稍弱，受腐蚀程度较强。

实施例二：

与实施例一不同的是：

请参阅表2，一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液，抛光液包括浓度为15%双氧水，2.5%双氧水稳定剂，双氧水稳定剂为乙醇或乙醇，3.5%光亮剂，光亮剂为烷基酚聚氧乙烯醚，0.7%缓蚀剂，缓蚀剂为硫脲，0.9%催化剂，催化剂为浓硫酸，0.6%铜离子稳定制，铜离子稳定剂为柠檬酸，以及余量的去离子水。

一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液的制备方法，包括以下步骤：

S1、在容器中加入58%的去离子水，再向容器上加入0.9%的浓硫酸；

S2、在搅拌状态下，依次加入0.6%柠檬酸、0.7%硫脲、2.5%乙醇、2.5%乙二醇、3.5%烷基酚聚氧乙烯醚；

S3、在上述混合溶液老化24H后，加入15%双氧水，再加入去离子水满至100%。

对试样黄铜和紫铜，进行化学氧化着色抛光液的氧化力、光泽度及腐蚀程度试验结果如下：

表2

综合评价如下：

1、黄铜受氧化程度稍弱，具有良好的光泽，受腐蚀程度一般；

2、紫铜受氧化程度稍弱，具有良好的光泽，受腐蚀程度一般。

实施例三：

与实施例一不同的是

请参阅表3,一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液，抛光液包括浓度为20%双氧水，3%双氧水稳定剂，双氧水稳定剂为乙醇或乙二醇，4%光亮剂，光亮剂为烷基酚聚氧乙烯醚，0.8%缓蚀剂，缓蚀剂为硫脲，1.3%催化剂，催化剂为浓硫酸，0.7%铜离子稳定制，铜离子稳定剂为柠檬酸，以及余量的去离子水。

一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液的制备方法，包括以下步骤：

S1、在容器中加入59%的去离子水，再向容器上加入1.3%的浓硫酸；

S2、在搅拌状态下，依次加入0.7%柠檬酸、0.8%硫脲、3%乙醇、3%乙二醇、4%烷基酚聚氧乙烯醚；

S3、在上述混合溶液老化24H后，加入20%双氧水，再加入去离子水满至100%。

对试样黄铜和紫铜，进行化学氧化着色抛光液的氧化力、光泽度及腐蚀程度试验结果如下：

表3

综合评价如下：

1、黄铜受氧化程度较弱，具有优良的光泽，受腐蚀程度较弱；

2、紫铜受氧化程度一般，具有优良的光泽，受腐蚀程度较弱。

实施例四：

与实施例一不同的是

请参阅表4,一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液，抛光液包括浓度为25%双氧水，3.5%双氧水稳定剂，双氧水稳定剂为乙醇或乙二醇，4.5%光亮剂，光亮剂为烷基酚聚氧乙烯醚，0.9%缓蚀剂，缓蚀剂为硫脲，1.7%催化剂，催化剂为浓硫酸，0.8%铜离子稳定制，铜离子稳定剂为柠檬酸，以及余量的去离子水。

一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液的制备方法，包括以下步骤：

S1、在容器中加入59%的去离子水，再向容器上加入1.7%的浓硫酸；

S2、在搅拌状态下，依次加入0.8%柠檬酸、0.9%硫脲、3.5%乙醇、3.5%乙二醇、4.5%烷基酚聚氧乙烯醚；

S3、在上述混合溶液老化24H后，加入25%双氧水，再加入去离子水满至100%。

对试样黄铜和紫铜，进行化学氧化着色抛光液的氧化力、光泽度及腐蚀程度试验结果如下：

表4

综合评价如下：

1、黄铜受氧化程度稍弱，具有优良的光泽，受腐蚀程度稍弱；

2、紫铜受氧化程度较弱，具有优良的光泽，受腐蚀程度稍弱。

实施例五：

与实施例一不同的是

请参阅表5,一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液，抛光液包括浓度为30%双氧水，5%双氧水稳定剂，双氧水稳定剂为乙醇或乙二醇，5%光亮剂，光亮剂为烷基酚聚氧乙烯醚，1%缓蚀剂，缓蚀剂为硫脲，2%催化剂，催化剂为浓硫酸，1%铜离子稳定制，铜离子稳定剂为柠檬酸，以及余量的去离子水。

一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液的制备方法，包括以下步骤：

S1、在容器中加入60%的去离子水，再向容器上加入2%的浓硫酸；

S2、在搅拌状态下，依次加入1%柠檬酸、1%硫脲、5%乙醇、5%乙二醇、5%烷基酚聚氧乙烯醚；

S3、在上述混合溶液老化24H后，加入30%双氧水，再加入去离子水满至100%。

对试样黄铜和紫铜，进行化学氧化着色抛光液的氧化力、光泽度及腐蚀程度试验结果如下：

表5

综合评价如下：

1、黄铜受氧化程度较弱，具有优良的光泽，受腐蚀程度较强；

2、紫铜受氧化程度较弱，具有优良的光泽，受腐蚀程度较强。

综合五个实施例可知，双氧水(过氧化氢)作为氧化介质，双氧水可提供优良的氧化能力，通过与其它组分复配能在铜材表面上给予良好的光泽度，且稳定的氧化着色抛光组分，对于双氧水(过氧化氢)的体积含量在10~30%之间能够进一步提高氧化力，另外在上述方案中添加了缓蚀剂、催化剂、稳 定剂、铜离子稳定剂和光亮剂，通过对于以上5个实施例的对比，实施例1和实施例2，实施例1与实施例2对于铜或者铜合金的表面光泽度低并且腐蚀力大，所以实施例1和2不具备批量生产的要求；相对于实施例5，虽然其对于铜或者铜合金的表面具有更加优良的光泽度，但是使铜表面受到的腐蚀程度太高，所以也不适合批量生产；对比实施例3和4，看出实施例3可使铜或者铜合金的表面具有更加优良的光泽度,并且具有较低的腐蚀力，但是实施例3具有更低的腐蚀力，并且氧化力也比实施例4更加合适所以实施例3可使双氧水更加稳定，更能达到批量生产的要求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法，其特征在于，所述抛光液包括浓度为10-30%双氧水、2-5%双氧水稳定剂、3-5%光亮剂、0.6-1%缓蚀剂、0.5-2%催化剂、0.5-1%铜离子稳定剂及余量的去离子水。

2.根据权利要求1所述的一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法，其特征在于，所述双氧水稳定剂为乙醇或乙二醇。

3.根据权利要求1所述的一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法，其特征在于，所述光亮剂为烷基酚聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求1所述的一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法，其特征在于，所述缓蚀剂为硫脲。

5.根据权利要求1所述的一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法，其特征在于，所述催化剂为浓硫酸。

6.根据权利要求1所述的一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法，其特征在于，所述铜离子稳定剂为柠檬酸。

7.根据权利要求1所述的一种用于铜材表面氧化着色抛光的抛光液及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1、在容器中加入57-60%的去离子水，再向容器上加入0.5-2%的浓硫酸；

S2、在搅拌状态下，依次加入0.5-1%柠檬酸、0.6-1%硫脲、2-5%乙醇或者乙二醇、3-5%烷基酚聚氧乙烯醚；

S3、在上述混合溶液老化24H后，加入10- 30%双氧水，再加入去离子水满至100%。