一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的電鍍?nèi)芤汉碗婂兎椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明提出了一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的電鍍?nèi)芤汉碗婂兎椒?，本發(fā)明采用鍍液的基本配方為：一水合檸檬酸70~120g?L-1，酒石酸鈉20~40g?L-1，檸檬酸三鈉8~13g?L-1，Cu2(OH)2CO3?20~30g?L-1，CuSO4·5H2O8~12g?L-1，(NH4)2SO45~10g?L-1，NaHCO310~20g?L-1，NaOH10~20g?L-1，甲基苯駢三氮唑2~10mg?L-1。用快速直流電沉積和脈沖電鍍法進(jìn)行快速電鍍，并觀察和測(cè)試了其力學(xué)和電化學(xué)性能。結(jié)果表明，本處理方法能極大的提高低碳鋼板的耐腐蝕性能和力學(xué)性能。
【專利說(shuō)明】一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的電鍍?nèi)芤汉碗婂兎椒?br> 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的電鍍?nèi)芤汉碗婂兎椒?，具體適用于低碳鋼板的表面鍍覆金屬，屬于金屬表面的鍍層【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]銅鍍層是一種質(zhì)地柔軟，具有良好延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的鍍層。銅工藝分為氰化物鍍銅工藝和無(wú)氰鍍銅工藝兩大類。氰化物鍍銅工藝獲得的鍍銅層結(jié)晶細(xì)致、孔隙率小，但氰化鍍銅工藝含有劇毒的CN—，在整個(gè)工藝控制和維護(hù)過(guò)程中存在巨大的安全隱患，因此，研究和開發(fā)無(wú)氰鍍銅工藝成為大勢(shì)所趨。
[0003]我國(guó)開展無(wú)氰電鍍技術(shù)開發(fā)已經(jīng)有三十多年的歷史，在上世紀(jì)70年代曾經(jīng)掀起了一個(gè)高潮，也取得了一些成果，如開發(fā)了 HEDP鍍銅等。采用堿性鍍銅工藝，因?yàn)樗梢灾苯釉阡撹F件或鑄件上直接鍍， 可得到光亮度高、結(jié)合力好、孔隙率低的銅鍍層，而且電流效率高。
[0004]脈沖電鍍:使電鍍回路周期性地接通和斷開，或者在固定直流上再疊加某一波形脈沖的電鍍方法。與直流電鍍相比，脈沖電鍍也具有許多優(yōu)點(diǎn)，如降低沉積層的孔隙率，提高鍍層光亮度、導(dǎo)電率和耐腐蝕性能，消除氫脆等。
[0005]直流快速電鍍:在原理上仍然是一種電化學(xué)過(guò)程，是一種不在電鍍鍍槽中進(jìn)行的氧化還原過(guò)程，而電鍍過(guò)程是在需鍍工件表面部份進(jìn)行的，并且沉積速度較快，能節(jié)約電鍍時(shí)間。
[0006]常見的有焦磷酸鹽鍍銅工藝，該工藝分散能力好，腐蝕性小，無(wú)毒性，配合性能好的添加劑可得到結(jié)晶細(xì)致的鍍層，但對(duì)于鋼鐵件，直接鍍銅得不到結(jié)合力良好的鍍銅層；EDTA鍍銅便于得到結(jié)合力較好的鍍層，但沉積較慢且EDTA與多數(shù)金屬較強(qiáng)的絡(luò)合性，絡(luò)合常數(shù)差別不大，在EDTA系鍍銅液基礎(chǔ)上不易開發(fā)電鍍合金的配方。所以我們需要開發(fā)新型的無(wú)氰快速鍍銅的電鍍鍍液及電鍍方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的電鍍?nèi)芤汉碗婂兎椒?，一種操作簡(jiǎn)單、設(shè)備要求較寬松、低能耗、經(jīng)濟(jì)效益好的在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的方法。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的電鍍?nèi)芤?，電鍍?nèi)芤旱慕M成有:
一水合檸檬酸70~120 g-L_1,
酒石酸鈉20~40 g.L—1，
檸檬酸三鈉8~13 g*L_1,
Cu2(OH)2CO320~30 g.L-1，
CuSO4.5H208~12 g.L-1，(NH4)2SO45~IO g.171，
NaHCO310~20 g.L-1，
NaOH10~20 g.!/1，
甲基苯駢三氮唑2~10 mg.!/1。
[0009]一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的方法，包括如下工藝過(guò)程和步驟: A.用電子秤按上述配方稱取一水合檸檬酸、酒石酸鈉和檸檬酸三鈉在一個(gè)燒杯中溶解，稱取Cu2 (OH) 2C03和CuSO4.5Η20溶解在另一個(gè)燒杯中，之后再稱取NaHCO3溶解在第三個(gè)燒杯中，合并前兩種溶液，并攪拌均勻，緩慢加入NaHCO3溶液，之后使電鍍?nèi)芤汉銣卦?5°C，使體積不大于燒杯額定體積的四分之三，靜置2小時(shí)后，用磁力攪拌器攪拌電鍍?nèi)芤翰⒎Q量(NH4)2SO4,NaOH和甲基苯駢三氮唑加入電鍍?nèi)芤褐校渲苝H值為擴(kuò)10的堿性電鍍?nèi)芤海?br> B.鍍層的制備:對(duì)陰極基體，即低碳鋼板進(jìn)行除油、除銹和表面活化等預(yù)處理，具體操作是:將低碳鋼板浸在除油溶液中加熱到50~60°C，5~10分鐘后取出；除油完全后，放入5wt%的硫酸溶液中活化30秒，取出用蒸餾水洗凈后，選擇1-10 A/dm2的電流密度，進(jìn)行直流電鍍；或者10-20A/dm2的電流密度，占空比為60%~80%的脈沖電流進(jìn)行脈沖電鍍；沉積5-10分鐘后取出，用蒸餾水清洗后并用冷風(fēng)烘干，可制得光亮，結(jié)合力良好和耐蝕性較好的銅鍍層。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的優(yōu)點(diǎn):
I)操作過(guò)程簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)條件容易達(dá)到；2)可以采用比較大的電流密度，直流電鍍速度快，節(jié)省時(shí)間；3)脈沖電鍍銅的表面具有很高的硬度，光亮度和耐腐蝕性；4)鍍液配方有創(chuàng)意，添加劑的加入可以有效的細(xì)化鍍層晶粒，提高了鍍層的強(qiáng)度，硬度和結(jié)合力，進(jìn)一步改善了鍍層的性能。
[0011]本發(fā)明緊密結(jié)合低碳鋼板表面快速電沉積和脈沖電鍍等熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，并積極尋求能提高電流密度的絡(luò)合劑以及提高鍍層耐蝕性能的添加劑，使得低碳鋼板表面電鍍銅能適應(yīng)生產(chǎn)和工業(yè)領(lǐng)域的性能要求。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
[0013]實(shí)施例1
本實(shí)施例中，用純凈的蒸餾水配制500ml鍍液，鍍液的組成有:一水合檸檬酸70 g-1,酒石酸鈉 4(^.?Λ 檸檬酸三鈉 8 g*^1, Cu2 (OH) 2003208.^, CuSO4.5H2 O lOg.lA (NH4)2SO410 g.!/1，NaHCO3 20 g.!/1，NaOH 10 g.!/1，甲基苯駢三氮唑 2 mg.L'
[0014]用電子秤按量稱取一水合檸檬酸、酒石酸鈉和檸檬酸三鈉在一個(gè)燒杯中溶解,稱取Cu2 (OH) 2C03和CuSO4.5H20溶解在另一個(gè)燒杯中，之后再稱取NaHCO3溶解在第三個(gè)燒杯中，合并前兩種溶液，并攪拌均勻，緩慢加入NaHCO3溶液，之后使鍍液恒溫在25°C，使體積不大于燒杯額定體積的四分之三。靜置2個(gè)小時(shí)后，用磁力攪拌器攪拌鍍液并稱量(NH4)2SO4,NaOH和甲基苯駢三氮唑加入鍍液中，配制pH值為9的堿性鍍液。
[0015]對(duì)陰極基體(低碳鋼板)進(jìn)行除油、除銹和表面活化等預(yù)處理，具體操作是:將IOmmX IOmmX 1.5mm的低碳鋼板浸在除油溶液中加熱到60°C, 10分鐘后取出；除油完全后，放入5wt%的硫酸溶液中活化30秒，取出用蒸餾水洗凈后，選擇5A/dm2的電流密度進(jìn)行直流電鍍；沉積5分鐘后取出，用蒸餾水清洗后并用冷風(fēng)烘干，可制得光亮、光滑且結(jié)合力良好的銅鍍層。
[0016]直流電鍍后的鍍層光亮，有較好的的結(jié)合力，鍍層大約為20μπι，電流阻抗為800 Ω/cm2，顯微硬度為150HV。
[0017]實(shí)施例2
本實(shí)施例中，用純凈的蒸餾水配制500ml鍍液，鍍液的組成有:一水合檸檬酸100g.171，酒石酸鈉 3(^.?Λ 檸檬酸三鈉 88.?Λ Cu2(OH)2CO3SOg^L-1, CuSO4.5Η2 O lOg.!/1，(NH4)2SO4 IOg*^1, NaHCO3 20 g.?Λ NaOH 15 g.!/1，甲基苯駢三氮唑 2 mg.L' [0018]用電子秤按量稱取一水合檸檬酸、酒石酸鈉和檸檬酸三鈉在一個(gè)燒杯中溶解,稱取Cu2 (OH) 2C03和CuSO4.5H20溶解在另一個(gè)燒杯中，之后再稱取NaHCO3溶解在第三個(gè)燒杯中，合并前兩種溶液，并攪拌均勻，緩慢加入NaHCO3溶液，之后使鍍液恒溫在25°C，使體積不大于燒杯額定體積的四分之三。靜置2個(gè)小時(shí)后，用磁力攪拌器攪拌鍍液并稱量(NH4)2SO4,NaOH和甲基苯駢三氮唑加入鍍液中，配制pH值為9的堿性鍍液。
[0019]對(duì)陰極基體(低碳鋼板)進(jìn)行除油、除銹和表面活化等預(yù)處理，具體操作是:將IOmmX IOmmX 1.5mm的低碳鋼板浸在除油溶液中加熱到60°C, 10分鐘后取出；除油完全后，放入5wt%的硫酸溶液中活化30秒，取出用蒸餾水洗凈后，選擇8A/dm2的電流密度進(jìn)行直流電鍍；沉積5分鐘后取出，用蒸餾水清洗后并用冷風(fēng)烘干，可制得光亮、光滑且結(jié)合力良好的銅鍍層。
[0020]電鍍后的鍍層光亮，有較好的的結(jié)合力，鍍層大約為40 μ m，電流阻抗為1200 Ω/cm2，顯微硬度為180HV。
[0021]實(shí)施例3
本實(shí)施例中，用純凈的蒸餾水配制500ml鍍液，鍍液的組成有:一水合檸檬酸120g.171，酒石酸鈉 20g*U\ 檸檬酸三鈉 lOg.r1，Cu2(OH)2CO3SOg*^1, CuSO4.5H2 O lOg.!/1，(NH4)2SO4 20 g.!/1，NaHCO3 10 g.171, NaOH 20 g.!/1，甲基苯駢三氮唑 5 mg.L'
[0022]用電子秤按量稱取一水合檸檬酸、酒石酸鈉和檸檬酸三鈉在一個(gè)燒杯中溶解，稱取Cu2 (OH) 2C03和CuSO4.5H20溶解在另一個(gè)燒杯中，之后再稱取NaHCO3溶解在第三個(gè)燒杯中，合并前兩種溶液，并攪拌均勻，緩慢加入NaHCO3溶液，之后使鍍液恒溫在25°C，使體積不大于燒杯額定體積的四分之三。靜置2個(gè)小時(shí)后，用磁力攪拌器攪拌鍍液并稱量(NH4)2SO4,NaOH和甲基苯駢三氮唑加入鍍液中，配制pH值為10的堿性鍍液。
[0023]對(duì)陰極基體(低碳鋼板)進(jìn)行除油、除銹和表面活化等預(yù)處理，具體操作是:將IOmmX IOmmX 1.5mm的低碳鋼板浸在除油溶液中加熱到60°C, 10分鐘后取出；除油完全后，放入5wt%的硫酸溶液中活化30秒，取出用蒸餾水洗凈后，選擇8A/dm2的電流密度進(jìn)行直流電鍍；沉積5分鐘后取出，用蒸餾水清洗后并用冷風(fēng)烘干，可制得光亮、光滑且結(jié)合力良好的銅鍍層。
[0024]電鍍后的鍍層光亮，有較好的的結(jié)合力，鍍層大約為40 μ m，電流阻抗為1000 Ω/cm2，顯微硬度為160HV。
[0025]實(shí)施例4
本實(shí)施例中，用純凈的蒸餾水配制500ml鍍液，鍍液的組成有:一水合檸檬酸120g.L—1，酒石酸鈉 4(^.?Λ 檸檬酸三鈉 13 g.L—1，Cu2 (OH)2CO3 20 g.L—1，CuSO4.5H2 O 8 g.L—1，(NH4)2SO4 20 g.!/1，NaHCO3 10 g.171, NaOH 20 g.!/1，甲基苯駢三氮唑 5 mg.L'
[0026]用電子秤按量稱取一水合檸檬酸、酒石酸鈉和檸檬酸三鈉在一個(gè)燒杯中溶解,稱取Cu2 (OH) 2C03和CuSO4.5H20溶解在另一個(gè)燒杯中，之后再稱取NaHCO3溶解在第三個(gè)燒杯中，合并前兩種溶液，并攪拌均勻，緩慢加入NaHCO3溶液，之后使鍍液恒溫在25°C，使體積不大于燒杯額定體積的四分之三。靜置2個(gè)小時(shí)后，用磁力攪拌器攪拌鍍液并稱量(NH4)2SO4,NaOH和甲基苯駢三氮唑加入鍍液中，配制pH值為10的堿性鍍液。
[0027]對(duì)陰極基體(低碳鋼板)進(jìn)行除油、除銹和表面活化等預(yù)處理，具體操作是:將IOmmX IOmmX 1.5mm的低碳鋼板浸在除油溶液中加熱到60°C, 10分鐘后取出；除油完全后，放入5wt%的硫酸溶液中活化30秒，取出用蒸餾水洗凈后，選擇10Α/dm2的電流密度和占空比為60%的電流進(jìn)行脈沖電鍍；沉積8分鐘后取出，用蒸餾水清洗后并用冷風(fēng)烘干，可制得光亮、光滑且結(jié)合力良好的銅鍍層。
[0028]脈沖電鍍后的鍍層光亮，有非常好的結(jié)合力，鍍層大約為50 μ m，電流阻抗為1360 Ω /cm2,顯微硬度為 200HV。
[0029]實(shí)施例5
本實(shí)施例中，用純凈的蒸餾水配制500ml鍍液，鍍液的組成有:一水合檸檬酸90 g·l-1,酒石酸鈉 20g·-1 檸檬酸三鈉 8 g·l-1, Cu2 (OH) 2003208.^, CuSO4.5H2 O lOg.lA (NH4)2SO410 g.L \ NaHCO3 20 g*L \ NaOH 18 g*L S 甲基苯餅三氣唑 Smg.L1。
[0030]用電子秤按量稱取一水合檸檬酸、酒石酸鈉和檸檬酸三鈉在一個(gè)燒杯中溶解,稱取Cu2 (OH) 2C03和CuSO4.5H20溶解在另一個(gè)燒杯中，之后再稱取NaHCO3溶解在第三個(gè)燒杯中，合并前兩種溶液，并攪拌均勻，緩慢加入NaHCO3溶液，之后使鍍液恒溫在25°C，使體積不大于燒杯額定體積的四分之三。靜置2個(gè)小時(shí)后，用磁力攪拌器攪拌鍍液并稱量(NH4)2SO4,NaOH和甲基苯駢三氮唑加入鍍液中，配制pH值為10的堿性鍍液。
[0031]對(duì)陰極基體(低碳鋼板)進(jìn)行除油、除銹和表面活化等預(yù)處理，具體操作是:將IOmmX IOmmX 1.5mm的低碳鋼板浸在除油溶液中加熱到60°C, 10分鐘后取出；除油完全后，放入5wt%的硫酸溶液中活化30秒，取出用蒸餾水洗凈后，選擇ΙΟΑ/dm2的電流密度和占空比為60%的電流進(jìn)行脈沖電鍍；沉積8分鐘后取出，用蒸餾水清洗后并用冷風(fēng)烘干，可制得光亮、光滑且結(jié)合力良好的銅鍍層。
[0032]脈沖電鍍后的鍍層光亮，有非常好的結(jié)合力，鍍層大約為60 μ m，電流阻抗為1600 Ω /cm2,顯微硬度為 230HV。
[0033]實(shí)例證明利用本發(fā)明技術(shù)，在比較短的時(shí)間即可獲得比較理想鍍銅層，大大的提高了電鍍的效率。處理過(guò)的低碳鋼板表面鍍銅層的阻抗的明顯增大，本發(fā)明技術(shù)獲得的鍍層硬度比較高，并且說(shuō)明經(jīng)過(guò)本發(fā)明的處理方法可使低碳鋼板的耐腐蝕性能大大提高。
【權(quán)利要求】
1.一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的電鍍?nèi)芤海涮卣髟谟?，電鍍?nèi)芤旱慕M成有:
2.一種在低碳鋼板表面堿性電鍍銅的方法，其特征在于，包括如下工藝過(guò)程和步驟: A.用電子秤按上述配方稱取一水合檸檬酸、酒石酸鈉和檸檬酸三鈉在一個(gè)燒杯中溶解，稱取Cu2 (OH) 2C03和CuSO4.5Η20溶解在另一個(gè)燒杯中，之后再稱取NaHCO3溶解在第三個(gè)燒杯中，合并前兩種溶液，并攪拌均勻，緩慢加入NaHCO3溶液，之后使電鍍?nèi)芤汉銣卦?5°C，使體積不大于燒杯額定 體積的四分之三，靜置2小時(shí)后，用磁力攪拌器攪拌電鍍?nèi)芤翰⒎Q量(NH4)2SO4,NaOH和甲基苯駢三氮唑加入電鍍?nèi)芤褐?，配制pH值為擴(kuò)10的堿性電鍍?nèi)芤海? B.鍍層的制備:對(duì)陰極基體，即低碳鋼板進(jìn)行除油、除銹和表面活化等預(yù)處理，具體操作是:將低碳鋼板浸在除油溶液中加熱到50~60°C，5~10分鐘后取出；除油完全后，放入5wt%的硫酸溶液中活化30秒，取出用蒸餾水洗凈后，選擇1-10 A/dm2的電流密度，進(jìn)行直流電鍍；或者10-20A/dm2的電流密度，占空比為60%~80%的脈沖電流進(jìn)行脈沖電鍍；沉積5-10分鐘后取出，用蒸餾水清洗后并用冷風(fēng)烘干，可制得光亮，結(jié)合力良好和耐蝕性較好的銅鍍層。
【文檔編號(hào)】C25D5/18GK103757671SQ201410003876
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】鐘慶東, 顧帥帥, 牟童, 紀(jì)丹, 勒霞文, 周瓊宇 申請(qǐng)人:上海大學(xué)