CN1264752A - 用于金属表面特种合金上的催化液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学催化作用,现有技术中的金属表面处理使用化学方法,成本高,工艺复杂,操作麻烦、污染,本发明主要技术特征是由八种化学原料制成催化液,催化液的制备方法详见说明书,该催化液用于金属表面特种合金上,其优点是工艺简单、操作方便、成本低、无污染,适用于中、小工厂和乡镇企业上马。

Description

用于金属表面特种合金上的催化液及其制备方法

本发明涉及化学催化作用，更具体地说是涉及一种用于金属表面特种合金上的催化液及其制备方法。

迄今为止，用于金属表面的处理有各种方法，如机械处理、物理和化学处理，而化学处理金属表面存在各种缺陷，如工艺复杂，操作麻烦，昂贵设备，原料贵，成本高，镀件表面不均匀，污染环境等。

本发明目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种工艺简单，操作方便，不污染环境的催化液及其制备方法，用于金属表面特种合金上。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：催化液是在1000份的水中，含由以下重量比的原料所组成：硫酸镍20～35份、次磷酸钠1～30份、乙酸钠5～25份、柠檬酸8～20份、乳酸2～30份、十二烷基硫酸钠5～20份、糖精3～10份、791光亮剂(市售商品名称)5～20份；

其制备方法：

(1)在镀槽中，用总量3/10的60℃温水溶解柠檬酸、乙酸钠、乳酸、糖精和791光亮剂，搅拌溶解；

(2)用另外3/10的60℃温水溶解硫酸镍和十二烷基硫酸钠，搅拌至完全溶解后，边搅拌边倒入(1)中；

(3)用另外3/10的50℃温水溶解次磷酸钠，充分溶解后过滤，在使用前边搅拌边倒入(1)和(2)混合液中，用余下的1/10水稀释；

(4)用10％硫酸溶液或10％氢氧化钠溶液调PH值至5～5.5。

本发明中各种原料作用及所解决的关键问题：

1、硫酸镍(NiSO₄·6H₂O)是催化液中的主盐，镀层中合金的来源，在镀液中随镍盐浓度的提高，沉积速度加快，但当镍离子浓度达到催化液配方中的上限值时，其浓度对沉积速度影响又会变弱。

2、次磷酸钠(NaH₂PO₄·H₂O)：是催化液中的还原剂，它通过催化脱氢，提供给活泼新生态氢原子，把镍离子还原成金属镍，同时又因镀层中含磷，因此形成镍磷合金层。还原剂的含量对沉积速度的影响较大，随着还原剂浓度的增加，沉积速度加快。但还原剂浓度不能过高，否则催化液易发生自分解，破坏了催化液的稳定性。

3、乙酸钠(NaC₂H₃O₂)是缓冲剂，由于镀覆过程中产生的氢体，催化液PH值下降，从而催化液不稳定，降低了镀速。用乙酸钠作为PH值的缓冲剂，能使催化液保持稳定。

4、柠檬酸(C₆H₅O₇·2H₂O)是络合剂，随着镀覆反应的进行，亚磷酸盐将不断积累，成为促进镀液潜在分解的因素。加络合剂的作用是络合镍离子生成稳定的络合物，同时还可防止生成氢氧化物和亚磷酸盐沉淀。

5、乳酸(C₃H₆O₂)是促进剂，为了提高沉积速度，往往添加少量的有机酸作促进剂。促进剂可使亚磷酸盐分子中的氢与磷原子之间镀合变弱，使用的氢在被镀表面上更易移动。

6、加入微量的十二烷基硫酸钠(C₁₂H₂₅SO₄Na)湿润剂、糖精增光剂和791光亮剂，是使被镀表面增加光洁度，以减少或减去镀后抛光处理。

本发明在镀件催化过程中，关键在于PH值对镀覆的沉积速度影响颇大。如果PH值过高，则次磷酸盐氧化成亚磷酸盐的反应加快，而催化转成化学反应为自发性反应，使催化液很快失效。PH值太低，反应则无法进行，甚至停止。镀前，最佳PH值应为4.8。

本发明另一个关键问题是温度，温度过高，沉积速度加快，使催化液不稳定；温度太低，沉积速度减慢，甚至镀不上。因此，在镀覆过程中，一定保持相对工作温度，尤其要防止催化液局部发生过热，以免造成催化液的严重自分解或镀层分层等不良后果，镀时最佳温度应为88±2℃。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、不需要外加直流电源设备，被镀件无导电触点，节能、不污染环境；

2、镀层致密，孔隙少，在盲孔、管件、深孔及缝隙的内表面均可得均匀的表面光洁的合金镀层；

3、不受电力线分布不均匀的影响，对几何形状和复杂的异形材镀件，也能获得厚度均匀的镀层，具有良好的“仿真性”，镀后不要二次磨削加工；

4、具有高硬度和高耐磨性，可用它来代替高合金材料；

5、具有优良的抗腐蚀性，能抵挡盐、碱、氨和海水的浸蚀；

6、工艺简单，操作方便，不需要昂贵和特殊的设备，原料易购价廉，镀液可连续循环使用，适宜于中、小工厂和乡镇企业上马。

图1是本发明催化处理的工艺流程图：

合金催化的预处理与电镀的预处理一样，是一个非常重要的环节，与以后催化处理质量有着直接的关系。除油除锈不彻底，会导致镀层附着力差、表面粗糙和易于脱落。特别是镀层的平整程度、结合力、耐磨抗腐能力等性能的好坏与镀前处理质量的好坏更是密切相关。只有当镀层与基体间发生分子间力的结合时，镀层与基体的结合才是牢固的。分子间力和金属间力只有非常小的距离内才能表现出来。因此，若基体表面有很薄的油膜或氧化膜，也能妨碍分子间力和金属间力的作用，从而相当彻底地清除各镀制品表面上的油污、锈渍、氧化膜。

在镀前预处理工艺中，常用的处理方法有下列几种：

1、机械处理：机械研磨和抛光是对制品表面整平处理的机械加工过程——用于除去表面的毛刺、砂眼、气泡、划痕、腐蚀痕、氧化膜等各种缺陷，以提高表面的平整度，以保证镀件的精饰质量。

2、除油处理：为了保证精饰产品有良好的质量及镀层与基体的牢固结合，必须在镀前除去镀件表面的油污。除油方法主要分为碱性溶液除油和有机溶剂除油，碱性溶液除油方便易行。

3、除锈处理：金属制品表面除锈常用化学法。化学法除锈是用酸溶液进行强浸蚀处理，使制品表面的锈层通过化学作用，在浸蚀过程中产生氢气泡的机械剥离作用而被除去。

4、活化处理：活化处理是指在镀前用低浓度强酸把镀件短时间浸泡，而后热水清洗，除去镀件表面的氧化膜，以使镀层与基体牢固结合。

预处理的工艺指标如下：

(1)有锈的被镀件用盐酸除锈(常温，时间1～3分钟)；

(2)除锈后应迅速用流动热水清洗(水温50～80℃，时间1～3分钟)；

(3)有油的被镀件用碱溶液除油(温度60～90℃，时间10～50秒)；

(4)除油后速用流动热水清洗(水温50～80℃，时间1～3分钟)；

(5)除锈去油后需光亮的镀件应抛光处理，以保证镀件光洁度；

(6)镀前要把被镀件放在20％的盐酸溶液中活化(即浸泡3～5秒)；

(7)活化后的被镀件应速用50～80℃的流动热水清洗1～3分钟。

下面就一个实施例，结合工艺流程对本发明作进一步说明：

实施例1

用不锈钢、搪瓷或塑料三种中之一种做镀槽，用300克的60℃温水溶解柠檬酸18克、乙酸钠15克、1‰糖精5克和1‰791光亮剂15克、乳酸5克(用氢氧化钠溶液中和PH值为4.8左右后再加入)，上述溶液搅拌溶解为混合液(1)；用300克60℃温水溶解硫酸镍25克和十二烷基硫酸钠10克，充分搅拌使之溶解彻底，经过滤为混合液(2)，把(2)倒入(1)混合液中，生成(1)和(2)的混合液；用300克50℃温水溶解次磷酸钠25克，充分搅拌使之彻底溶解。在使用前将次磷酸钠溶液过滤后倒入(1)和(2)的混合液中，余下100克稀释上述溶液，即为催化液。

将盛有催化液的烧杯放进有控温装置的水浴锅中升温，恒温调至95℃，待催化液升至88℃时，将经预处理活化后的镀件放进镀液中即可，密切控制温度和PH值为5.2，翻动镀件，沉积速度10～20微米/小时，一般经30～60分钟，捞出镀件即为成品。

Claims (1)

1、一种用于金属表面特种合金上的催化液及其制备方法，其特征在于：催化液是在1000份的水中，含由以下述重量比的原料所组成：硫酸镍20～35份、次磷酸钠1～30份、乙酸钠5～25份、柠檬酸8～20份、乳酸2～30份、十二烷基硫酸钠5～20份、糖精3～10份、791光亮剂5～20份；

其制备方法：

(1)在镀槽中，用总量3/10的60℃温水溶解柠檬酸、乙酸钠、乳酸、糖精和791光亮剂，搅拌溶解；

(2)用另外3/10的60℃温水溶解硫酸镍和十二烷基硫酸钠，搅拌至完全溶解后，边搅拌边倒入(1)中；

(3)用另外3/10的50℃温水溶解次磷酸钠，充分溶解后过滤，在使用前边搅拌边倒入(1)和(2)混合液中，用余下的1/10水稀释；

(4)用10％硫酸溶液或10％氢氧化钠溶液调PH值至5～5.5。