钢铁件仿金化学镀工艺研究

钢铁件化学镀仿金工艺研究 摘要  采用化学镀镍与化学浸镀仿金工艺结合，研究成功了一种新的钢铁件化学镀仿工艺，探讨了化学镀仿金液中主要成分硫酸铜、硫酸亚锡、络合剂、稳定剂等及工艺条件温度、施镀时间对仿金层质量的影响。研究确定的工艺 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 如下：5-8g/L CuSO4，6-8g/L SnSO4，10-20g/L 配合剂，10-20ML/L H2SO4，5-10mL/L稳定剂，温度：15-35℃，时间：3-5分钟，所形成的仿金色泽均匀，达20-24K，装饰效果好，且工艺操作简单，镀液无毒，对环境污染小，属于环保绿色工艺技术，因而具有广阔的应用前景。 关键词 钢铁件 化学镀仿金 化学镀镍 性能检测 1 前言   金色以其华贵、庄重典雅的装饰效果，深受人们的喜爱。目前在金属制品上获得金色表面装饰层的方法很多，主要方法有真空镀膜法、彩色电泳法、纯金电镀法、浸渍镀仿金法、仿金电镀法。综合考虑设备投资和生产成本等多方面的因素，仿金电镀法成本低且镀层可接近纯金镀层的装饰效果，得到了广泛的应用。仿金电镀技术主要是一种合金电镀，将铜以及其他金属以一定的比例电沉积在基体表面，而呈现金的色泽，比较成熟的工艺是氰化仿金电镀，具有镀液稳定，镀层色泽控制容易，外观装饰性好等特点，但镀液有剧毒，对环境污染严重、有鉴于此，无氰电镀仿金成为电镀工作者研究的热点。近年来发展起来的仿金电镀技术有：焦磷酸盐体系、柠檬酸盐体系、酒石酸盐体系和HEDP体系，且得到了一定的应用。要得到装饰效果好，仿金色泽纯正的仿金层，仍需在钢铁件予镀氰化铜+镀光亮铜+光亮镍的基础上电镀仿金，其工艺流程较为复杂，影响仿金色泽的因素多，导致工艺操作繁琐，仿金色泽难以控制，重现性不太理想。鉴于上述原因，在 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 仿金电镀成功经验，经过研究探索，采用直接化学镀捏与化学镀仿金工艺结合，获得了装饰效果好，达到20-24K，色泽典雅纯正，且工艺操作简单，对环境污染小，具有广阔的应用前景。 2  实验部分 2.1  工艺流程的选择     目前获得仿金装饰层的方法电镀法和浸渍镀法。其工艺流程为：化学除油→热水洗→流水洗→酸洗除锈→两次流水洗→电解除油→热水洗→活化→流水洗→预镀铜或预镀镍→回收→流水洗→电镀光亮铜→流水洗→除膜→流水洗→活化→流水洗→电镀光亮镍→回收→流水洗→电镀仿金（浸渍镀仿金）→回收→流水洗→钝化处理→流水洗→热去离子水洗→干燥→浸封闭清漆→烘干→检验→成品。采用了电镀铜、镍后获得仿金层，需要电源设备，工艺操作较为复杂，影响仿金层质量的工序多，导致工艺维护管理难度大，容易出现质量事故。 针对此情况，在综合分析获得仿金层工艺方法利弊的基础上，经过反复研究与探索，采用化学镀镍层与化学镀仿层直接结合的方法，获得了装饰效果良好的仿金层。其工艺流程为：化学除油→热水洗→流水洗→酸洗除锈→两次流水洗→电解除油→热水洗→流水洗→活化→流水洗→化学镀镍→回收洗→流水洗→化学镀仿金→两次流水洗→钝化→流水洗→热去离子水洗→干燥→浸清漆→烘干→检测。 2.2 化学镀镍工艺规范     A 剂： 100mL/L     B剂：  100mL/L     去离子水：余量     PH值：  4.5-4.8     使用温度：85-95℃     施镀时间：20-40min 2.3 钝化工艺规范     苯肼三氮唑： 3-5g/L     磺基水杨酸：0.5-1g/L     表面活性剂  适量     PH值：      2.5-3.5     温度：      50-60℃     时间：      3-5min 3  结果与讨论 3.1 化学镀仿金基础配方及工艺条件的确定     在查阅文献资料的基础上，经过优化筛选试验验证，确定化学镀仿金基础配方及工艺条件如下：     SnSO4          7g/L     CuSO4•5H2O      6g/L     配合剂        10g/L     H2SO4          15mL/L     稳定剂XT-08   8mL/L     温度：        20-40℃     时间：        5min 3.2  主要成分的作用及影响 3.2.1  硫酸亚锡的影响       硫酸亚锡是化学镀仿金的主盐，其含量对镀层的影响极大。硫酸亚锡含量对仿金层色泽的影响如表1 表1 SnSO4含量的影响 SnSO4:g/L          实验现象与结果 <5                镀层呈铜红色均匀光泽，附着力好 6-8                镀层呈金黄色光泽，附着力好 9                  镀层呈浅金黄色光泽，附着力好 10                镀层呈浅金黄色银色较暗光泽，附着力好 由表1可知：SnSO4含量控制在6-8g/L，含量过低，仿金层偏红或呈铜色；过高，镀层中锡沉积量增加，镀层变白。 3.2.2 硫酸铜的影响     硫酸铜是化学镀仿金的主盐，铜在镍层上沉积速度较快，其浓度的控制相当重要，CuSO4含量对镀层的质量的影响见下表2. 表2  CuSO4 含量的影响 CuSO4 含量（g/L）  实验现象与结果 3                  镀层呈不均匀银白色无光泽，附着力好 4                  镀层呈浅金黄色均匀光泽，附着力好 5-8                镀层呈浅金黄色光泽，附着力好 10                  镀层呈铜红色无光泽，附着力好 由表2可知：硫酸铜含量控制在5-8g/L，能获得满意的仿金层。低于5g/L，仿金色泽浅，发白：过高，仿金色泽深，发红，影响装饰效果。 3.2.3  络合剂的影响   用金属铁置换铜比置换锡快得多，因此在简单Cu2+、Sn2+盐混合溶液中难以获得色泽理想的仿金层，只有当Cu2+的置换反应受到一定的限制或Sn2+的置换反应受到适当的促进时，才能获得含铜量较低的金色仿金层。经过反复试验，选择两种有机羧酸作为配合剂，能较好地调节Cu2+、Sn2+的置换速度，获得理想的仿金色泽。其含量对仿金镀层质量影响如表3。 表3  络合剂对镀层的影响 络合剂含量（g/L）      试验现象与结果 1 镀层呈铜红色无关泽，附着力好 5                      镀层呈金黄色略偏红色光泽，附着力好 10-20                  镀层呈金黄色光泽，附着力好 30                    镀层呈浅黄色无光泽，附着力好 由表3可知，络合剂含量宜控制在10-20g/L 3.2.4  硫酸的影响   硫酸的作用是为铜和锡置换反应提供酸性环境，同时也能抑制镀液Sn2+的水解，保持镀液稳定。硫酸浓度对镀层质量的影响如表4。 表4  H2SO4浓度的影响 H2SO4含量（ml/L）      实验现象与结果 1 镀层呈不均匀黑色无光泽，附着力差 5                    镀层呈浅铜红色粗糙无光泽，附着力好 10-25                镀层呈金黄色光泽，附着力好 30                    镀层呈暗金黄色光泽，附着力好 由表4可知，H2SO4含量控制在10-25ml/L为宜。 3.2.5  稳定剂的影响   由于镀液Sn2+很不稳定，容易氧化成Sn4+,且Sn4+极易水解产生沉淀，造成锡的置换困难，导致镀层色泽呈铜色，为了阻止或延缓酸性镀液Sn2+的氧化，提高镀液的稳定性，必须添加有效的稳定剂，根据酸性电镀锡的经验，一般选用含有酚羟基、羟基、羧基的有机化合物（如肼、对苯二酚、甲醛、甲基苯酚、抗坏血酸等）和一些无机化合物（五氧化二钒、钴盐、铈盐及稀土化合物等），单独使用不理想，采用组合稳定剂，使其产生协同效应，可获得满意的效果。根据化学镀仿金液的特点，我们选择多种有机物和无机物复配一种高效复合稳定剂XT-08，加入酸性化学镀仿金液中可形成比Sn2+氧化能力更强的物Rx，它优先与溶于溶液中的氧发生反应，形成氧化产物Or；O2 +Rx→Or，从而减缓或抑制Sn2+的氧化；另外，XT-08稳定剂具有较强的还原性，可将部分Sn4+还原成Sn2+，即Sn4++Rx→Sn2++Or；且XT-08稳定剂对仿金镀层色泽影响很小，其加入量控制在5-10mL/L为宜，过低，稳定效果较差，过高，增加生产成本。 3.3 工艺条件的影响 3.3.1 温度的影响 温度升高时，较易沉积的金属在合金中相对含量有提高的趋势，因而导致镀层中铜含量增加，同时，温度升高可能导致锡盐水解，使得镀液中SnSO4的含量减少。温度对镀层质量影响如表5。                     表5  温度对镀层质量的影响 温度（℃）    实验现象与结果 15            镀层呈金黄色光泽，附着力好 20-35          镀层呈金黄色光泽，附着力好 40            镀层呈金黄色光泽，附着力好，镀液产生少量沉淀 45            镀层呈金黄色无光泽，附着力好，镀液开始浑浊并长生沉淀   由表5可知，温度控制在15-35℃为宜。 3.3.2  施镀时间的影响                       表6  化学浸镀仿金时间的影响 时间（min）          实验现象与结果 2 镀层呈不均匀浅黄色光泽，有露底，附着力好 3-5                  镀层呈金黄色光泽，附着力好 6                    镀层呈金黄色偏铜红色光泽，附着力好 由表6可知，得到的仿金镀层，浸镀时间控制在3-5min为宜。 4  性能检测 4.1 结合力的检测 将试片膜向外表面弯曲成直角直至折断，目测观察试片上有没有出现剥离或裂纹现象。 4.2 耐盐水腐蚀性能 为比较浸镀层在盐水中的耐蚀性，将铁片、浸镀铜片、本工艺浸镀仿金片同时浸入室温的3%NaCl溶液中，经过不同时间后，观察试片表面的腐蚀情况，其实验结果表明如表8。         表8  铁片、浸镀铜片、电镀仿金片、本工艺仿金片的腐蚀情况 样品 1h 4h 24h 48h 铁片 出现红锈 全部变黑 全部变黑且大部分锈蚀 全部变黑且锈蚀 浸镀铜片 不变 出现锈点 大面积锈蚀 出现大面积锈斑 电镀仿金片 不变 不变 不变 不变 本工艺仿金片 不变 不变 不变 不变 5  结论 采用化学镀镍与化学浸镀仿金工艺组合，研究成功了一种新的钢铁件化学镀仿工艺，其最佳工艺规范如下：5-8g/L CuSO4，6-8g/L SnSO4,10-20g/L络合剂，10-20mL/L H2SO4，5-10 mL/L稳定剂，温度：35℃，时间：5min，所形成的仿金色泽均匀，达20-24K，装饰效果好，且工艺操作简单，镀液无毒，对环境污染小，属于环保绿色工艺技术，因而具有广阔的应用前景。 参考文献 [1]何丽芳，郭忠诚.无氰仿金电镀的研究现状[J].电镀与涂饰2006,26（3）：51-54 [2]钟萍，肖鑫，黄先威等.塑料无氰仿金电镀工艺的研究[J].电镀与涂饰，2001,20（4）：4-7 [3]张颖，王晓轩，陶珍东等.玻璃钢无氰Cu-Zn-Sn-Ni仿金电镀工艺研究[J].腐蚀与防护，1996，18（2）:27-34. 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