1241361 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種金屬的表面處理方法,特別是指 一種金屬表面姓洗的表面處理方法。 【先前技術】 金屬板片的連續電鍍是一種經常被使用於金屬板片, 尤其是鋼片的表面處理方式,其過程是藉由導電輥將浸泡 於電鍍液中連續穿行的鋼片接通到整流器的負極輸出端, 而將電鍍液中的金屬離子,如辞、錫、鉻··等還原附著於鋼 ίο 片表面,一般常見於例如鋼片表面鍍鋅(用於電鍍辞鋼片)、 鋼片表面鍍錫(用於馬口鐵皮)、鋼片表面鍍鉻(用於Tin free steel),及鋼片表面鍍鎳等等。 然而,由於此等連續電鍍製程中所使用之導電輥,其 表面用於導電的金屬部位和鋼片表面的轉動接觸經常造成 15 鋼片表面的缺陷,例如磨擦印痕、導電輥痕(bandmark, 此為CAROSEL製私戶斤特有的問題),而影響產品的品質。 目前,解決此一問題的方式主要分為兩種: 1.控制導電輥轉速和鋼片行進的速度—致,以避免相對磨 擦造成刮痕;同時,必須維持導電輥表面清淨,以避免 20 污&物轉印到鋼片表面。 2·❹酸或㈣㈣’將經電鑛後的鋼片表面的鑛層做微 姓拋光處理,財除最表面鑛層外觀的缺陷,例如使用 硝酸溶液溶蝕拋光。 上述以酸液或驗液進行敍洗時,為加速敍洗的速度, 1241361 一般是在蝕洗液中加入氧化劑,例如於鹽酸溶液中加入氯 化鐵或硝酸以加速對鐵的蝕洗,於硫酸溶液中加入次氯酸 以加速對銅的银洗,直接使用具有強氧化能力的硝酸提昇 對辞的蝕洗速度,或於蝕洗液中加入化學活性比較低的重 金屬離子,例如於鹽酸中加入鐵離子以增加對鋅的蝕洗速 度、或於鹽酸中加入銅離子以增加對鐵或鋁的蝕洗速度。 但疋’於蚀洗液中添加氧化劑或重金屬離子,雖然可 以提升餘洗速度,但是會使蝕洗液的組成複雜化而難以控 制,同時,也會因為蝕洗液中所含的重金屬離子、銨離子 和殘留的氧化劑而增加後續處理的成本。 因此,如何可以加速金屬蝕洗的速度,提高蝕洗後金 屬的表面品質,一直是業者不斷努力改善的研究方向之一 〇 【發明内容】 因此’本發明之目的’是在提供一種加速金屬I虫洗的 表面處理方法。 於是,本發明一種加速金屬餘洗之方法,是先將一被 餘洗金屬浸泡於含有一化學活性較該被蝕洗金屬低之金屬 鹽的溶液中,經由化學置換反應使該被蝕洗金屬表面佈植 化學活性較該被蝕洗金屬低的重金屬晶核;再將經過前述 步驟之產物浸泡於一餘洗液中進行餘洗。 本發明之功效在於提昇金屬的蝕洗速度,並可以減少 廢水處理的問題。 【實施方式】 1241361 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效,在 以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中,將可清 楚的明白。 參閱圖1,本發明加速金屬蝕洗之方法,是可以加速被 餘洗金屬進行蝕洗的速度及提昇蝕洗的效果。 f先以步驟11,於一被蝕洗金屬表面佈植化學活性較 被蝕洗金屬為低的重金屬晶核。在此,被蝕洗金屬可以是 鋁、鋅、鐵、鎳等金屬,也可以是上述金屬元素的合金; 而,佈植之重金屬晶核則包含鎳、鉛、銅、汞、銀、金、 鉑、铑等金屬元素;此外,佈植的方式則可以利用浸泡法 、塗佈法、化學還原置換法、電鍍法、真空蒸鍍法等方式 進行在本例中,以成本較低並易與後續製程匹配之化學 還原置換法實施。 由於被蝕洗金屬的化學活性較重金屬晶核為高,溶液 中重金屬晶核與被蝕洗金屬發生置換反應被還原而以金屬 的型態沾附於被蝕洗金屬表面,因此被蝕洗金屬表面即呈 現化學活性不同的兩種元素同時存在的狀況,因而形成許 夕局部性的加凡尼電池(Galvanic Cell ),表面附著的重金屬 晶核即形成電池的陰極,被蝕洗金屬則形成陽極,而在後 續#洗過程,這些局部的加凡尼電池發揮催化作用,而可 以加速陽極區域被蝕洗金屬的溶解使被蝕洗金屬與重金屬 晶核形成加凡尼電池Cell Couple),同時,由於 加凡尼電池偶可以加速被蝕洗金屬的腐蝕,因而達到提昇 蝕洗速的效果。 1241361 舉例來說,將參雜^ 、 ^鍍鋅鋼片浸泡於酸性氯化鐵溶液中,由 於鐵的化學活性較鍅徊 、令低’各液中部分鐵離子和辞發生置換 反應被還原而以金屬沾并丨 兔屬的型怨沾附於辞鍍層上,鍍鋅鋼片表 5 面即呈現化學活性不同的鋅、鐵兩種元素同時存在的狀況 形成許夕局部性的加凡尼電池,表面附著的鐵金屬 晶核即形成電池的陰極,辞則形成陽極。在後續以鹽酸或 硫酸飿洗的過程中,這些局部的加凡尼電池發揮催化作用 ,加速陽極區域辞的溶解,因而達到提昇蝕洗速度的效果 10 接著進行步驟12,將佈植有重金屬晶核之被㈣金屬 以清水清洗後進行乾燥。 然後進行步驟13,將經過步驟12之產物,浸泡於一蝕 洗液中進行蝕洗。在此步驟中,蝕洗液可以選擇鹽酸、硫 酸、磷酸、醋酸、氫氟酸、硝酸等單純的酸液其中之一, 15 也可以使用氫氧化納、氰化鈉、磷酸鈉、石夕酸鈉、氳氧化 鉀、氰化鉀、磷酸鉀、矽酸鉀等單純之鹼液其中之一,端 看欲餘洗金屬以及所佈植的重金屬晶核而相配合使用。 最後進行步驟14,將進行完步驟13的產品清洗後乾燥 ’即完成本發明加速金屬蚀洗之方法的過程。 20 以下以使用裁切成3公分寬、5公分長的電鏡鋅鋼片( 電鍍鋅層厚度為2·8μηι),先經過弱鹼性脫脂液清洗之後吹 乾表面而成試片,進行後續實驗驗證。 【驗證一】配製含有IgA硫酸鎳的第一道處理液,其溫度保 持約20°C,以及含有l〇〇ml/l硫酸的第二道處理 1241361 液,其溫度保持約6(TC。將試片置於第一道處 理液中1秒鐘,取出後吹乾,接著再浸入第二道 處理液維持5秒鍾,以清水洗淨後吹乾。 測量鋼片之電鍍層經過處理前後之厚度變化,鋼 片之電鍍層厚度減少〇.30μιη。 :驗證二】配製含有_硫_的第—道處理液、溫度保持 在約60。〇,及i〇〇ml/1硫酸的第二道處理液其 溫度保持約6(TC。將試片置於第一道處理液之 中1秒鐘,取出後吹乾,接著將試片浸入第二道 處理液維持5秒鐘,洗淨後吹乾。 測量鋼片之電鍍層經過處理前後之厚度變化,鋼 片之電鍍層厚度減少0β51μιη。 ‘—】配製含有〇.5g/l硫酸鎳和5ml硫酸的第一道處理 液,溫度保持約20°C,再配置含有1〇〇ml/1硫酸 的第二道處理液,溫度保持約6(rc。將試片置 於第一道處理液之中1秒鐘,取出後吹乾,接著 再將忒片/文入第二道處理液維持5秒鐘,以清水 洗淨後吹乾。 /則里鋼片之電鍍層經過處理前後之厚度變化,鋼 片之電鍍層厚減少〇.51μιη。 驗證四】配製含有lg/1硫酸錄和1Qml硫酸的第一道處理 液,溫度保持約20°C,再配置含有1〇〇ml/1硫酸 的第二道處理液,溫度保持約6(rc。將試片置 於第道處理液之中1秒鐘,取出後吹乾,接著 1241361 再將試片浸入第二道處理液維持5秒鐘,以清水 洗淨後吹乾。 測量鋼片之電鍍層經過處理前後之厚度變化,鋼 片之電艘層厚減少0.54μιη。 5 【驗證五】配製含有4〇g/l硫酸亞鐵和1 〇mi硫酸的第一道處 理液’溫度保持約20°C,再配置含有lOOmUl硫 酸的第二道處理液,溫度保持約6〇。〇。將試片 置於苐一道處理液之中1秒鐘,取出後吹乾,接 著再將試片浸入第二道處理液維持5秒鐘,以清 10 水洗淨後吹乾。 測量鋼片之電鍍層經過處理前後之厚度變化,鋼 片之電鍍層厚減少0.29μηι。 【驗證六】配製含有0.5gM硫酸亞鐵和1〇ml硫酸的第一道 處理液,溫度保持約60°C,再配置含有i〇〇myi 15 硫酸的第二道處理液,溫度保持約60°C。將試 片置於第一道處理液之中丨秒鐘,取出後吹乾, 接著再將試片浸入第二道處理液維持5秒鐘,以 清水洗淨後吹乾。 測里鋼片之電錢層經過處理前後之厚度變化,鋼 20 片之電鍍層厚減少0.51 μιη。 【驗證七】配製含有20g/l硫酸亞鐵和2〇ml硫酸的第一道處 理液,溫度保持約2(TC,再配置含有lg/1氯化 鐵和l〇〇ml/l硫酸的第二道處理液,溫度保持約 6〇 C。將試片置於第一道處理液之中丨秒鐘,取 10 1241361 出後吹乾’接著再將試片浸入第二道處理液維持 $秒鐘’以清水洗淨後吹乾。 測量鋼片之電鍍層經過處理前後之厚度變化,鋼 片之電鍍層厚減少〇.66μιη。 【比較例】配製含有1〇〇ml/1硫酸的第二道處理液,溫度保 持約6(TC,直接將試片浸入第二道處理液5秒 鐘,以清水洗淨後吹乾。 測量鋼片之電鍍層經過處理前後之厚度變化,鋼 片之電鍍層厚減少0.09μιη。 由上述驗證例一至七與比較例之比較結果,驗證例一 至七由於先經過第一道處理液之佈植化學活性較被蝕洗金 屬為低的重金屬晶核過程,因此,在後續第二道處理液之 後的電鍍層減少厚度,明顯較未經過第一道處理液之佈植 化學活性較被蝕洗金屬為低的重金屬晶核過程的比較例減 少厚度為多,可知,本發明加速金屬蝕洗之方法,確實可 以加速被餘洗金屬進行餘洗的速度及提昇钱洗的效果。 系示上述說明可知’本發明加速金屬餘洗之方法,主要 是利用佈植化學活性比較低的元素態金屬於化學活性相對 比車父尚的被蝕洗金屬表面,利用表面同時存在具有化學活 性不同的金屬元素產生加凡尼電池效應,以提昇後續進行 酸性或鹼性蝕洗作業的速度及提昇蝕洗的效果,確實可以 改善習知以酸液或驗液進行餘洗時,為加速餘洗的速度在 餘洗液中加入氧化劑或加入化學活性比較低的重金屬離子 ’而造成钱洗液的組成複雜化而難以控制,以及餘洗液中 11 1241361 所含的重金屬離子、銨離子和殘留的氧化劑而增加後續處 理的成本的缺點,確實達到本發明之創作目的。 惟以上所述者’僅為本發明之較佳實施例而已,當不 能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利 5 範圍及發明說明書内容所作之簡單的等效變化與修飾,皆 應仍屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圓式簡單說明】 圖1是一流程圖,說明本發明加速金屬蝕洗之方法的 一較佳實施例。 10 12 1241361 【圖式之主要元件代表符號說明】 步驟 步驟 I 加速金屬#洗之方法 13 II 步驟 14 12 步驟 13