專利名稱：鋼鐵件無氰電鍍銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼鐵件電鍍銅的方法。
背景技術(shù)：
銅-鎳-鉻，銅-鎳-仿金或銅-多層鎳-鉻電鍍工藝是應(yīng)用面十分廣泛的電鍍工 藝組合。酸性硫酸鹽鍍銅現(xiàn)今已發(fā)展得相當(dāng)成熟，但它不適用于在鐵基上電鍍 銅，原因是鋼鐵件一旦進入酸性鍍液瞬間便發(fā)生置換反應(yīng)，產(chǎn)生孔隙多、組織 疏松的置換銅層。鋼鐵件的上述處理工藝組合中的底層銅普遍采用氰化鍍銅獲 得，電鍍工藝使用氰化物電解液已有一百多年的歷史。氰化鍍銅工藝，這是因 為氰化鍍銅液具有一些良好的性能，如可以直接在鐵基或鋅基工件上鍍覆，并
能得到有良好結(jié)合力的電沉積銅層；鍍層的厚度分布均勻；鍍液的分散能力較 好等。但也存在嚴(yán)重的缺點，最大的問題是氰化物的毒性，其中的氰化亞銅、 氰化鈉和氰化鉀都是劇毒物質(zhì)，需要小心使用，以防對空氣和水源造成污染。 因此，生產(chǎn)工人要輪休，廢水廢氣要嚴(yán)格處理，于是造成生產(chǎn)成本的增加。并 且氰化物在鍍液中也會自然氧化和在電極上氧化，消耗快、成本高。因此有必 要將氰化鍍銅作為底層的工藝革新。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決氰化物易對空氣和水源造成污染及氰化物在鍍 液中會自然氧化和在電極上氧化，消耗快、成本高的問題，而提供一種鋼鐵件 無氰電鍍銅的方法。
鋼鐵件無氰電鍍銅的方法按以下步驟實現(xiàn) 一、將鋼鐵件浸入溫度為
50~80°C、濃度為40 60毫升/升的化學(xué)除油液中，浸泡時間為5 15min，取出 后做為陰極插入溫度為40 60°C、濃度為40~60克/升的電解除油液中，以不銹 鋼為陽極，在電流密度為1.0 3.0A/dm2的條件下對陰極進行電解除油1 5min， 去離子水清冼后再在室溫條件下浸入體積百分比為5%~10%的鹽酸中，浸泡時 間為10~60s; 二、將經(jīng)步驟一處理過的鋼鐵件用去離子水清冼后，在溫度為 15 35。C條件下浸入無氰浸銅液中20~1200s，調(diào)節(jié)pH值為2.5-8.0;三、將經(jīng)步驟二處理過的鋼鐵件用去離子水清冼后作為陰極插入酸性硫酸銅電鍍液中，
以磷銅作為陽極，在溫度為20 30"C、陰極電流密度為2.0 4.0A/dt^的條件下 對陰極進行電鍍銅10 50min，即得電鍍銅的鋼鐵件；其中步驟二中無氰浸銅 液由絡(luò)合劑、銅離子和水配成，絡(luò)合劑的濃度為10 200克/升、二價銅離子的 濃度為0.5~30克/升；步驟三中酸性硫酸銅電鍍液由硫酸銅、硫酸、氯離子、 添加劑和水配成，硫酸銅的濃度為210克/升、硫酸的濃度為50克/升、氯離子 的濃度為50毫克/升、添加劑的濃度為2.0毫升/升。
本發(fā)明方法制得的產(chǎn)物在烘箱或高溫爐加熱到25(TC，保溫1小時，然后 取出在室溫的冷水中冷卻，用肉眼或4N倍放大鏡觀察，鍍層不剝落，不起泡， 結(jié)合力好。
本發(fā)明方法使用的電鍍液中的溶質(zhì)不易氧化，消耗減少，從而降低成本， 與現(xiàn)有技術(shù)相比成本降低20%~30%。
具體實施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方 式間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式鋼鐵件無氰電鍍銅的方法按以下步驟實現(xiàn)
一、將鋼鐵件浸入溫度為50 80°C、濃度為40 60毫升/升的化學(xué)除油液中，浸 泡時間為5 15min，取出后做為陰極插入溫度為40-60°C、濃度為40~60克/ 升的電解除油液中，以不銹鋼為陽極，在電流密度為1.0 3.0A/dr^的條件下對 陰極進行電解除油1 5min，去離子水清冼后再在室溫條件下浸入體積百分比 為5%~10%的鹽酸中，浸泡時間為10 60s; 二、將經(jīng)步驟一處理過的鋼鐵件 用去離子水清冼后，在溫度為15 35。C條件下浸入無氰浸銅液中20 1200s，調(diào) 節(jié)pH值為2.5 8.0;三、將經(jīng)步驟二處理過的鋼鐵件用去離子水清冼后作為陰 極插入酸性硫酸銅電鍍液中，以磷銅作為陽極，在溫度為20 3(TC、陰極電流 密度為2.0 4.0A/dn^的條件下對陰極進行電鍍銅10 50min，即得電鍍銅的鋼 鐵件；其中步驟二中無氰浸銅液由絡(luò)合劑、銅離子和水配成，絡(luò)合劑的濃度為 10~200克/升、二價銅離子的濃度為0.5~30克/升；步驟三中酸性硫酸銅電鍍液 由硫酸銅、硫酸、氯離子、添加劑和水配成，硫酸銅的濃度為210克/升、硫 酸的濃度為50克/升、氯離子的濃度為50毫克/升、添加劑的濃度為2.0毫升/升。
本實施方式步驟一中化學(xué)除油液采用永星化工有限公司PROCLEANER BR1弁化學(xué)除油液；步驟一中電解除油液采用永星化工有限公司MP5000電解 除油液；步驟二中采用硫酸及氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH;步驟三中添加劑采用永星化 工有限公司tJBER-BRITEAM添加劑。
本實施方式制得的產(chǎn)物在烘箱或高溫爐加熱到25(TC，保溫1小時，然后 取出在室溫的冷水中冷卻，用肉眼或4N倍放大鏡觀察，鍍層不剝落，不起泡， 結(jié)合力好。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中電流密 度為1.5-2.5A/dm2。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中電流密 度為2.0A/dm2。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中電流密 度為1.0A/dm2。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中電流密 度為3.0A/dm2。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中電 解除油時間為2 4min。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中電 解除油時間為3min。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中電 解除油時間為lmin。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中電 解除油時間為5min。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
六不同的是步驟二中浸入無 氰浸銅液中10(K1000s。其它與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
六不同的是步驟二中浸入 無氰浸銅液中600s。其它與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
六不同的是步驟二中浸入無氰浸銅液中20s。其它與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
六不同的是步驟二中浸入
無氰浸銅液中1200s。其它與具體實施方式
六相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一、二或十不同的是步驟 二中調(diào)節(jié)pH值為3.0 6.0。其它與具體實施方式
一、二或十相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方式
一、二或十不同的是步驟 二中調(diào)節(jié)pH值為5.0。其它與具體實施方式
一、二或十相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一、二或十不同的是步驟
二中調(diào)節(jié)pH值為2.5。其它與具體實施方式
一、二或十相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一、二或十不同的是步驟
二中調(diào)節(jié)pH值為8.0。其它與具體實施方式
一、二或十相同。
具體實施方式
十八本實施方式與具體實施方式
十四不同的是步驟二中絡(luò)
合劑為乙二胺四乙酸、三乙基四胺六乙酸、羥基乙叉二膦酸、乙二胺四甲叉膦 酸、氨基三甲叉膦酸、焦磷酸、酒石酸、檸檬酸、葡萄糖酸及其鈉鹽、鉀鹽、 或胺鹽、硫脲中的二種或二種以上混合而成。其它與具體實施方式
十四相同。 本實施方式中絡(luò)合劑的組份為兩種或兩種以上時，各組份按任意比例混合。
具體實施方式
十九本實施方式與具體實施方式
一、二、十或十八不同的 是步驟二中二價銅離子由硫酸銅、碳酸銅、醋酸銅或硝酸銅提供。其它與具體 實施方式一、二、十或十八相同。
具體實施方式
二十本實施方式與具體實施方式
十九不同的是步驟三中磷 銅中磷的質(zhì)量百分比為0.03%~0.06%。其它與具體實施方式
十九相同。
具體實施方式
二十一本實施方式與具體實施方式
一、二、十、十八或二 十不同的是步驟三中陰極電流密度為2.5 3.5A/dm2。其它與具體實施方式
一、 二、十、十八或二十相同。
具體實施方式
二十二本實施方式與具體實施方式
二十一不同的是步驟三
中電鍍銅時間為20 40min。其它與具體實施方式
二十一相同。
具體實施方式
二十三本實施方式鋼鐵件無氰電鍍銅的方法按以下步驟實 現(xiàn) 一、將鋼鐵件浸入溫度為60'C、濃度為50毫升/升的化學(xué)除油液中，浸泡時間為10min,取出后做為陰極插入溫度為5(TC、濃度為50克/升的電解除油 液中，以不銹鋼為陽極，在電流密度為2.0A/dm2的條件下對陰極進行電解除 油2min，去離子水清冼后再在室溫條件下浸入體積百分比為7%的鹽酸中，浸 泡時間為30s; 二、將經(jīng)步驟一處理過的鋼鐵件用去離子水清冼后，在溫度為 25。C條件下浸入無氰浸銅液中120s，調(diào)節(jié)pH值為5.0;三、將經(jīng)步驟二處理 過的鋼鐵件用去離子水清冼后作為陰極插入酸性硫酸銅電鍍液中，以磷銅作為 陽極，在溫度為25'C，陰極電流密度為3.0A/dr^的條件下對陰極進行電鍍銅 30min，即得電鍍銅的鋼鐵件；其中步驟二中每升無氰浸銅液中有3.5克五水 硫酸銅、30克三乙基四胺六乙酸鈉和20克硫脲；步驟三中每升酸性硫酸銅電 鍍液中溶有210克硫酸銅、50克硫酸、50毫克氯離子和2.0毫升添加劑；步 驟二中無氰浸銅液和步驟三中酸性硫酸銅電鍍液的溶劑均為水。
本實施方式制得的產(chǎn)物在烘箱或高溫爐加熱到25(TC，保溫l小時，然后 取出在室溫的冷水中冷卻，用肉眼或4N倍放大鏡觀察，鍍層不剝落，不起泡， 結(jié)合力好。
具體實施方式
二十四本實施方式鋼鐵件無氰電鍍銅的方法按以下步驟實 現(xiàn) 一、將鋼鐵件浸入溫度為60'C、濃度為50毫升/升的化學(xué)除油液中，浸泡 時間為5min，取出后做為陰極插入溫度為50°C、濃度為50克/升的電解除油 液中，以不銹鋼為陽極，在電流密度為2.0A/dm2的條件下對陰極進行電解除 油2min，去離子水清冼后再在室溫條件下浸入體積百分比為7°/。的鹽酸中，浸 泡時間為20s; 二、將經(jīng)步驟一處理過的鋼鐵件用去離子水清冼后，在溫度為 25°。條件下浸入無氰浸銅液中180s，調(diào)節(jié)pH值為5.0;三、將經(jīng)步驟二處理 過的鋼鐵件用去離子水清冼后作為陰極插入酸性硫酸銅電鍍液中，以磷銅作為 陽極，在溫度為25"C,陰極電流密度為3.0A/dr^的條件下對陰極進行電鍍銅 30min，即得電鍍銅的鋼鐵件；其中步驟二中每升無氰浸銅液中有4克五水硫 酸銅、35克三乙基四胺六乙酸鈉、20克烯丙基硫脲；步驟三中每升酸性硫酸 銅電鍍液中溶有210克硫酸銅、50克硫酸、50毫克氯離子和2.0毫升添加劑； 步驟二中無氰浸銅液和步驟三中酸性硫酵銅電鍍液的溶劑均為水。
本實施方式制得的產(chǎn)物在烘箱或高溫爐加熱到25(TC，保溫l小時，然后 取出在室溫的冷水中冷卻，用肉眼或4N倍放大鏡觀察，鍍層不剝落，不起泡，結(jié)合力好。
具體實施方式
二十五本實施方式鋼鐵件無氰電鍍銅的方法按以下步驟實 現(xiàn) 一、將鋼鐵件浸入溫度為60'C、濃度為50毫升/升的化學(xué)除油液中，浸泡 時間為7min，取出后做為陰極插入溫度為50°C、濃度為50克/升的電解除油 液中，以不銹鋼為陽極，在電流密度為2.0A/dm2的條件下對陰極進行電解除 油4min，去離子水清冼后再在室溫條件下浸入體積百分比為7%的鹽酸中，浸 泡時間為10s; 二、將經(jīng)步驟一處理過的鋼鐵件用去離子水清冼后，在溫度為 25。C條件下浸入無氰浸銅液中300s，調(diào)節(jié)pH值為4.5;三、將經(jīng)步驟二處理
過的鋼鐵件用去離子水清冼后作為陰極插入酸性硫酸銅電鍍液中，以磷銅作為 陽極，在溫度為25-C，陰極電流密度為3.0A/dn^的條件下對陰極進行電鍍銅 30min，即得電鍍銅的鋼鐵件；其中步驟二中每升無氰浸銅液中有6克五水硫 酸銅、35克/乙二胺四乙酸、20克羥基乙叉二膦酸和10克酒石酸；步驟三中 每升酸性硫酸銅電鍍液中溶有210克硫酸銅、50克硫酸、50毫克氯離子和2.0 毫升添加劑；步驟二中無氰浸銅液和步驟三中酸性硫酸銅電鍍液的溶劑均為 水。
本實施方式制得的產(chǎn)物在烘箱或高溫爐加熱到25(TC，保溫1小時，然后 取出在室溫的冷水中冷卻，用肉眼或4N倍放大鏡觀察，鍍層不剝落，不起泡， 結(jié)合力好。
權(quán)利要求
1、鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于鋼鐵件無氰電鍍銅的方法按以下步驟實現(xiàn)一、將鋼鐵件浸入溫度為50～80℃、濃度為40～60毫升/升的化學(xué)除油液中，浸泡時間為5～15min，取出后做為陰極插入溫度為40～60℃、濃度為40～60克/升的電解除油液中，以不銹鋼為陽極，在電流密度為1.0～3.0A/dm2的條件下對陰極進行電解除油1～5min，去離子水清冼后再在室溫條件下浸入體積百分比為5％～10％的鹽酸中，浸泡時間為10～60s；二、將經(jīng)步驟一處理過的鋼鐵件用去離子水清冼后，在溫度為15～35℃條件下浸入無氰浸銅液中20～1200s，調(diào)節(jié)pH值為2.5～8.0；三、將經(jīng)步驟二處理過的鋼鐵件用去離子水清冼后作為陰極插入酸性硫酸銅電鍍液中，以磷銅作為陽極，在溫度為20～30℃、陰極電流密度為2.0～4.0A/dm2的條件下對陰極進行電鍍銅10～50min，即得電鍍銅的鋼鐵件；其中步驟二中無氰浸銅液由絡(luò)合劑、銅離子和水配成，絡(luò)合劑的濃度為10～200克/升、二價銅離子的濃度為0.5～30克/升；步驟三中酸性硫酸銅電鍍液由硫酸銅、硫酸、氯離子、添加劑和水配成，硫酸銅的濃度為210克/升、硫酸的濃度為50克/升、氯離子的濃度為50毫克/升、添加劑的濃度為2.0毫升/升。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于步驟一 中電流密度為1.5~2.5A/dm2。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于步 驟一中電解除油時間為2 4min。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于步驟二 中浸入無氰浸銅液中100~1000s。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或4所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于 步驟二中調(diào)節(jié)pH值為3.0~6.0。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于步驟二 中絡(luò)合劑為乙二胺四乙酸、三乙基四胺六乙酸、羥基乙叉二膦酸、乙二胺四甲 叉膦酸、氨基三甲叉膦酸、焦磷酸、酒石酸、檸檬酸、葡萄糖酸及其鈉鹽、鉀 鹽、或胺鹽、硫脲中的二種或二種以上混合而成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4或6所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于步驟二中二價銅離子由硫酸銅、碳酸銅、醋酸銅或硝酸銅提供。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于步驟三 中磷銅中磷的質(zhì)量百分比為0.03%~0.06%。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4、 6或8所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特 征在于步驟三中陰極電流密度為2.5~3.5A/dm2。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，其特征在于步驟三 中電鍍銅時間為20 40min。
全文摘要
鋼鐵件無氰電鍍銅的方法，它涉及一種鋼鐵件電鍍銅的方法。本發(fā)明解決了氰化物易對空氣和水源造成污染及氰化物在鍍液中會自然氧化和在電極上氧化，消耗快、成本高的問題。鋼鐵件無氰電鍍銅的方法按以下步驟實現(xiàn)除油；無氰浸銅；電鍍銅，即得電鍍銅的鋼鐵件。本發(fā)明方法制得的電鍍銅的鋼鐵件經(jīng)高溫處理后鍍層不剝落、不起泡、結(jié)合力好。本發(fā)明方法工藝簡單，操作方便。
文檔編號C25D3/38GK101545123SQ20091007167
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者吳子若, 崔春蘭, 戚道煉, 敏 李, 楊其國, 趙旭紅, 高祥娟 申請人:哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司