專利名稱：一種鍍純鐵的方法及其電鍍液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鍍鐵方法及其電鍍液，屬于電化學技術領域。
背景技術：
目前，國際國內在電鍍鐵工藝主要應用于修補方面，如各種汽車，船舶發(fā)動機曲軸，凸輪軸及其零部件，各種設備的傳動軸，機電軸磨損，腐蝕及加工超差的零件的修復。所采用的工藝種類較多，主要有氯化物型，硫酸鹽型，氟硼酸鹽型以及混合鍍液，其中硫酸鹽型沉淀速度慢，分散能力差；氟硼酸鹽型對人體有害成分多，工藝不穩(wěn)定。較為理想且應用較廣的是熱氯化物體系，熱氯化物體系的主要缺點溫度高，酸霧大，耗能，對環(huán)境影響大，且兩周內就必須加入純鐵粉進行大處理。
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炊具行業(yè)中的“純鐵鍋”需要大規(guī)模鍍鐵。我國鐵鍋行業(yè)執(zhí)行的所有標準中，未對使用原材料進行明確規(guī)定，也沒有對產品的衛(wèi)生指標加以限定，尚未建立鐵鍋重金屬溶出物限量標準及檢測方法。歐盟規(guī)定了與食品接觸的材料安全法規(guī)1935/2004/ec同時制定了 EU1388 檢驗方法標準,德國的標準為 CrO. 045mg/dm2 NiO.1 mg/dm2 PbO. 01 mg/dm2CdO. 005 mg/dm2-。我國是出口鍋大國，隨著高檔鐵鍋的出口的需要不斷增大，重金屬超標的投訴也越來越多。為了規(guī)避重金屬溶出物的衛(wèi)生安全風險，電鍍純鐵成為炊具行業(yè)的必然選擇，然而傳統(tǒng)的熱氯化物體系不穩(wěn)定，鍍層易開裂，起皮現(xiàn)象必須得徹底解決。技術方案
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種鍍純鐵方法及其電鍍液，用該方法得到的工件鍍層硬度高、耐磨性好，鍍層不易開裂、起皮。本發(fā)明提供的技術方案一種鍍純鐵方法，使用陽極刻蝕工藝在陽極刻蝕溶液中常溫陽極刻蝕工件，使工件表面微觀粗糙；然后通過電鍍工藝在經陽極刻蝕的工件上鍍鐵，所用電鍍液由氯化鐵400-600g/l、36重量％的鹽酸10-20ml/l、結構調整劑50_100ml/l、穩(wěn)定劑50-100ml/l和余量的水組成，電鍍液溫度60-75°C，結構調整劑由下法制得偏釩酸鹽與烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽在-10-30°C、pHl-2的酸性條件下反應3-5小時，然后用氫氧化鈉調PH7-8，乙醇重結晶，烘干，粉碎得到結構調整劑，偏釩酸鹽與烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽的摩爾比為1:0. 6-0. 8，烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽中的烷基為C1-C4的烷基；所述穩(wěn)定劑由質量比為1:1-2:0. 2-0. 5的多酚有機肼絡合物組成。所述陽極刻蝕溶液由刻蝕劑100-200ml/l、硫酸200_300ml/l、氟化氫銨20_30g/l和余量的水組成；以40-50A/dm2的電流密度進行刻蝕。所述刻蝕劑由氟乙烯苯磺酸、氯乙酸、氟乙烯苯磺酸鹽或氯乙酸鹽中的一種或幾種和全氟表面活性劑和水組成，氟乙烯苯磺酸或氯乙酸或氟乙烯苯磺酸鹽或氯乙酸鹽的一種或幾種和全氟表面活性劑占刻蝕劑總重量的40%，全氟表面活性劑占刻蝕劑總重量的
0.3-0. 4%。全氟表面活性劑為n=10的全氟辛基磺酸聚氧乙烯醚。
所述多酚為間苯二酚或鄰苯二酚；所述有機肼為丙肼或戊肼；所述絡合物為檸檬酸。本發(fā)明還提供了一種電鍍液，由氯化鐵400-600g/l、36重量％的鹽酸10_20ml/1、結構調整劑50-100ml/l、穩(wěn)定劑50-100ml/l和余量的水組成，結構調整劑由下法制得偏釩酸鹽與烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽在-10-30°C、pHl-2的酸性條件下反應3-5小時，然后用氫氧化鈉調PH7-8，乙醇重結晶，烘干，粉碎得到結構調整劑，偏釩酸鹽與烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽的摩爾比為1:0. 6-0. 8，烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽中的烷基為C1-C4的烷基；所述穩(wěn)定劑由質量比為1:1-2:0. 2-0. 5的多酚(如間苯二酚或鄰苯二酚)有機肼(如丙肼或戊肼)絡合物(如檸檬酸等)組成。本發(fā)明首先使用陽極刻蝕工藝，使工件表面微觀粗糙，以便后續(xù)電鍍層結合力良好。然后采用有機釩化合物，改變鍍層內應力，使鍍層柔軟且具有絨狀結構，便于后續(xù)的氮碳共滲熱處理。采用多酚，有機肼，絡合劑穩(wěn)定鍍液，使用周期達到半年以上。同時鍍液溫度從傳統(tǒng)90-95°C降低到60-75°C，節(jié)能降耗，改善環(huán)境。
本發(fā)明所用的穩(wěn)定劑可使鍍液溫度降低，使用周期長。本發(fā)明所用的材料均為一般化工原料，便宜易得。本發(fā)明合成容易實施，有利與工業(yè)化生產，能大幅度改善電鍍鉄產質量滿足炊具行業(yè)產品需求。得到的鍍層硬度高、耐磨性好，鍍層不易開裂、起皮。
具體實施例方式實施實例
實施例1、
4-羥基丁基苯胺重氮氯化銨的制備165g4-羥基丁基苯胺和69g亞硝酸鈉溶于500ml水中加入200ml的36wt%鹽酸反應5小時，純化得到4-羥基丁基苯胺重氮氯化銨，熔點235。。。在2000ml三口瓶反應瓶中加入400ml純水，加入4-羥基丁基苯胺重氮氯化銨206g，攪拌均勻。加入IOOml的36wt%鹽酸。然后將237 g偏釩酸鈉溶于800ml水，攪拌至完全溶解得偏釩酸鈉水溶液。向三口瓶中滴加偏釩酸鈉水溶液，控制溫度0-10度,滴加完畢后，10-20°C范圍內，反應3小時。然后用氫氧化鈉水溶液調PH值7-8靜置過濾,用酒精重結晶，清洗，烘干。實施例2、
鄰甲氧基苯胺重氮氯化銨的制備123g鄰甲氧基苯胺和69g亞硝酸鈉溶于500ml水中加入200ml的36wt%鹽酸反應5小時，純化得到鄰甲氧基苯胺重氮氯化銨，熔點209°C。
在2000ml三口瓶反應瓶中加入400ml純水，加入鄰甲氧基苯胺重氮氯化銨187 g，攪拌均勻。加入IOOml鹽酸。然后將237 g偏釩酸鈉溶于800ml水，攪拌至完全溶解得偏釩酸鈉水溶液。向三口瓶中滴加偏釩酸鈉水溶液，控制溫度0-10度，滴加完畢后，10-20°C范圍內，反應3小時。然后用氫氧化鈉水溶液調PH值7-8靜置過濾，用酒精重結晶，清洗，烘干。
實施例3、
(1)陽極刻蝕
使用陽極刻蝕工藝在陽極刻蝕溶液中常溫陽極刻蝕工件，使工件表面微觀粗糙；所述陽極刻蝕溶液由刻蝕劑100ml/l、98重量的％硫酸250ml/l、氟化氫銨30g/l和余量的水組成；以40-50A/dm2的電流密度進行刻蝕。所述刻蝕劑由39. 7g氟乙烯苯磺酸、0. 3g全氟辛基磺酸聚氧乙烯醚(n=10)溶于60g水中制得。
(2)電鍍工藝:
氯化亞鐵 400g/l 36% I5ml/I
實施例1的結構調整劑80ml/l 穩(wěn)定劑 60ml/l Dk 10A/dm2 溫度65 °C 所述穩(wěn)定劑由質量比為1:1: 0.5的間苯二酚、丙肼和檸檬酸混合均勻得到。
實施例4
(1)陽極刻蝕
使用陽極刻蝕工藝在陽極刻蝕溶液中常溫陽極刻蝕工件，使工件表面微觀粗糙；所述陽極刻蝕溶液由刻蝕劑200ml/l、95重量的％硫酸300ml/l、氟化氫銨20g/l和余量的水組成；以40-50A/dm2的電流密度進行刻蝕。所述刻蝕劑由30g氟乙烯苯磺酸、0. 6g氯乙酸鈉、0. 4g全氟辛基磺酸聚氧乙烯醚(n=10)和60g水混合均勻制得。
(2)電鍍工藝:
氯化亞鐵 400g/l
36% 鹽酸 15ml/1
實施例1的結構調整劑80ml/l
穩(wěn)定劑 60ml/l
Dk 10A/dm2
溫度65 °C
所述穩(wěn)定劑由質量比為1:2: 0. 2的鄰苯二酚、戊肼和檸檬酸混合均勻得到。
實施例5
(I)陽極刻蝕
使用陽極刻蝕工藝在陽極刻蝕溶液中常溫陽極刻蝕工件，使工件表面微觀粗糙； 所述陽極刻蝕溶液由刻蝕劑150ml/l、98重量的％硫酸200ml/l、氟化氫銨25g/l和余量的水組成；以40-50A/dm2的電流密度進行刻蝕。所述刻蝕劑由14. 6g氟乙烯苯磺酸鈉、25g氯乙酸、0. 4g全氟辛基磺酸聚氧乙烯醚(n=10)和60g水混合均勻制得。
(2)電鍍工藝:
氯化亞鐵 400g/l
36% 鹽酸 15ml/1
實施例2的結構調整劑80ml/l
穩(wěn)定劑 60ml/l
Dk 10A/dm2
溫度65 °C
所述穩(wěn)定劑由質量比為1:1. 5: 0. 3的間苯二酚、丙肼和檸檬酸混合均勻得到。
實施例6 (I)陽極刻蝕
使用陽極刻蝕工藝在陽極刻蝕溶液中常溫陽極刻蝕工件，使工件表面微觀粗糙；所述陽極刻蝕溶液由刻蝕劑1 50ml/l、93重量的％硫酸230ml/l、氟化氫銨26g/l和余量的水組成；以40-50A/dm2的電流密度進行刻蝕。所述刻蝕劑由39. 6g氯乙酸、0. 4g全氟表面活性劑和60g水混合均勻制得。
(2)電鍍工藝:
氯化亞鐵 400g/l 36% 鹽酸 IOml/I 實施例2的結構調整劑80ml/l 穩(wěn)定劑 60ml/l Dk 10A/dm2 溫度65 °C
所述穩(wěn)定劑由質量比為1:2: 0. 5的間苯二酚、丙肼和檸檬酸混合均勻得到。
本發(fā)明所涉及的添加劑系列產品在四川和鈺金屬制品有限公司測試，采用國標，結果如下
實施例3
權利要求
1.一種鍍純鐵方法，使用陽極刻蝕工藝在陽極刻蝕溶液中常溫陽極刻蝕工件，使工件表面微觀粗糙；然后通過電鍍工藝在經陽極刻蝕的工件上鍍純鐵，所用電鍍液由氯化亞鐵400-600g/l、36%鹽酸10-20ml/l、結構調整劑50_100ml/l、穩(wěn)定劑50_100ml/l和余量的水組成，電鍍液溫度60-75°C，結構調整劑由下法制得偏釩酸鹽與烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽在_10-30°C、ρΗ1-2的酸性條件下反應3-5小時，然后用氫氧化鈉調PH7-8，乙醇重結晶，烘干，粉碎得到結構調整劑，偏釩酸鹽與烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽的摩爾比為1:0. 6-0. 8，烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽中的烷基為C1-C4的烷基；所述穩(wěn)定劑由質量比為1:1-2:0. 2-0. 5的多酚有機肼絡合物組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述陽極刻蝕溶液由刻蝕劑100-200ml/1、硫酸200-300ml/l、氟化氫銨20_30g/l和余量的水組成；以40_50A/dm2的電流密度進行刻蝕。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述刻蝕劑由氟乙烯苯磺酸、氯乙酸、氟乙烯苯磺酸鹽或氯乙酸鹽中的一種或幾種和全氟表面活性劑和水組成，氟乙烯苯磺酸或氯乙酸或氟乙烯苯磺酸鹽或氯乙酸鹽的一種或幾種和全氟表面活性劑占刻蝕劑總重量的40%，全氟表面活性劑占刻蝕劑總重量的O. 3-0. 4%。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于全氟表面活性劑為n=10的全氟辛基磺酸聚氧乙烯醚。
5.根據(jù)權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于所述多酚為間苯二酚或鄰苯二酚；所述有機肼為丙肼或戊肼；所述絡合物為檸檬酸。
6.一種電鍍液，由氯化鐵400-600g/l、36%鹽酸10_20ml/l、結構調整劑50_100ml/l、穩(wěn)定劑50-100ml/l和余量的水組成，結構調整劑由下法制得偏釩酸鹽與烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽在_10-30°C、pHl-2的酸性條件下反應3-5小時，然后用氫氧化鈉調PH7-8，乙醇重結晶，烘干，粉碎得到結構調整劑，偏釩酸鹽與烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽的摩爾比為1:0. 6-0. 8，烷基苯胺重氮鹽或甲氧烷基苯胺重氮鹽或羥基烷基苯胺重氮鹽中的烷基為C1-C4的烷基；所述穩(wěn)定劑由質量比為1:1-2:0. 2-0. 5的多酚有機肼絡合物組成。
7.根據(jù)權利要求6所述的電鍍液，其特征在于所述多酚為間苯二酚或鄰苯二酚；所述有機肼為丙肼或戊肼；所述絡合物為檸檬酸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍍純鐵方法，使用陽極刻蝕工藝刻蝕工件；然后通過電鍍工藝在經陽極刻蝕的工件上鍍鐵，所用電鍍液由氯化鐵400-600g/l、HCl10-20ml/l、結構調整劑50-100ml/l、穩(wěn)定劑50-100ml/l和余量的水組成，電鍍液溫度60-75℃。本發(fā)明可使鍍液溫度降低，使用周期長，節(jié)能降耗，改善環(huán)境。本發(fā)明所用的材料均為一般化工原料，便宜易得。本發(fā)明合成容易實施，有利與工業(yè)化生產，能大幅度改善電鍍鐵產質量滿足炊具行業(yè)氮碳共滲之苛刻條件。得到的鍍層硬度高、耐磨性好，鍍層不易開裂、起皮。
文檔編號C25D5/34GK103046087SQ20121054741
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者鄧靖, 沈偉, 李力 申請人:武漢天立表面技術有限公司