鋼鐵件無氰電鍍錫青銅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電鍍技術(shù)，具體涉及一種鋼鐵件無氰電鍍錫青銅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]銅錫合金俗稱錫青銅，電鍍錫青銅鍍層廣泛用于輕工、儀表、機(jī)械、通訊、家用電器、手工業(yè)等工業(yè)部門，是我國(guó)應(yīng)用最廣、生產(chǎn)規(guī)模最大的一個(gè)合金鍍種。
[0003]長(zhǎng)期以來，電鍍錫青銅鍍液一般采用氰化物和氫氧化物作絡(luò)合劑，銅以一價(jià)形式與氰化物絡(luò)合成銅氰絡(luò)合物，錫以四價(jià)形式與氫氧化鈉絡(luò)合，故鍍液穩(wěn)定，分散性能好，維護(hù)操作方便，錫青銅鍍層均勻細(xì)致，成份和色澤容易控制。但鍍液中含有較高含量的劇毒氰化物，同時(shí)電鍍中產(chǎn)生劇毒氣體，對(duì)人體傷害嚴(yán)重，也嚴(yán)重污染環(huán)境，而且廢水處理要求嚴(yán)格，受環(huán)保部門嚴(yán)格監(jiān)督，故其應(yīng)用受到一定限制。
[0004]目前，在鋼鐵零件表面電鍍錫青銅，簽于環(huán)保限制要求采用無氰電鍍。但無氰電鍍錫青銅最大問題是鍍層與基體之間結(jié)合不牢，因?yàn)殍F(Fe)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位Φ° (Fe3VFe)為-0.44V，而銅(Cu)的標(biāo)準(zhǔn)電極電位Φ ° (Cu3+/Cu)為+0.34V，兩者相差很大，因此當(dāng)鋼鐵件進(jìn)入焦磷酸鹽體系或硫酸鹽體系鍍液中時(shí)，銅在鋼鐵件表面發(fā)生置換反應(yīng)，而置換的銅粉是疏松的，在疏松的置換銅上進(jìn)行電沉積所得的鍍層與基體結(jié)合力不牢。目前有先在鋼鐵件上鍍鎳打底然后鍍錫青銅的技術(shù)，但是用鎳打底存在打底成功率低、返修不易的問題，一旦需要返修，基體上的鎳不易褪去而造成無法返修。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種錫青銅鍍層與鋼鐵基體粘結(jié)牢固的無氰電鍍錫青銅的方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種鋼鐵件無氰電鍍錫青銅的方法，包括如下步驟:
[0007]I)先將鋼鐵件除油、清洗干凈；
[0008]2)預(yù)鍍銅處理:將清洗干凈的鋼鐵件插入超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液中作為陰極，以純銅板作為陽極，對(duì)陰極進(jìn)行電鍍；所述超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液配方為:焦磷酸銅1.5?2.5g/L、焦磷酸鉀200?250g/L、三乙醇胺5?10g/L ；
[0009]3)將預(yù)鍍銅處理后的鋼鐵件取出，沖洗；
[0010]4)無氰電鍍錫青銅:將步驟3)沖洗后的鋼鐵件插入無氰電鍍錫青銅電鍍液中作為陰極，以純銅板作為陽極，對(duì)陰極進(jìn)行電鍍；所述無氰電鍍錫青銅電鍍液配方為:Cu2+12?17g/L、焦磷酸鉀240?280g/L、Sn2+l.5?2.5g/L、磷酸氫二鈉或磷酸氫二鉀30?50g/L、檸檬酸納5?10g/L、氨三乙酸30?40g/L，pH值8.3?8.8。
[0011]步驟I)中所述鋼鐵件除油、清洗方法包括以下步驟:
[0012]a、用有機(jī)溶劑擦洗鋼鐵件表面油污后晾干；
[0013]b、采用金屬除油粉水溶液浸泡擦洗鋼鐵件；
[0014]c、將鋼鐵件浸入8%的鹽酸水溶液中酸洗，沖洗；
[0015]d、將鋼鐵件浸入5%的硫酸水溶液中活化，沖洗。
[0016]作為優(yōu)選地，步驟2)中所述超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液配方為:焦磷酸銅1.8?2.2g/L、焦磷酸鉀210?240g/L、三乙醇胺6?9g/L ；
[0017]步驟2)中預(yù)鍍銅處理的電鍍工作條件為:在溫度為15?45°C、陰極電流密度為I?4A/dm2的條件下對(duì)陰極進(jìn)行電鍍I?3分鐘。
[0018]步驟4)中無氰電鍍錫青銅電鍍液中所述Cu2+來源于焦磷酸銅，所述Sn2+來源于焦磷酸亞錫。
[0019]作為優(yōu)選地，步驟4)中所述無氰電鍍錫青銅電鍍液配方為:Cu2+13?16g/L、焦磷酸鉀250?270g/L、Sn2+l.6?2.4g/L、磷酸氫二鈉或磷酸氫二鉀35?45g/L、檸檬酸納6?9g/L、氨三乙酸32?38g/L，所述Cu2+來源于焦磷酸銅，所述Sn 2+來源于焦磷酸亞錫。
[0020]步驟4)中對(duì)鋼鐵件進(jìn)行無氰電鍍錫青銅的工作條件為:在溫度為25?35°C、陰極電流密度為0.5?2A/dm2的條件下對(duì)陰極進(jìn)行電鍍80?90分鐘。
[0021]步驟2)中所述超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液和步驟4)中所述無氰電鍍錫青銅電鍍液均采用去離子水配制。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:采用超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液對(duì)待鍍鋼鐵件進(jìn)行預(yù)鍍銅打底處理，防止正式電鍍時(shí)鋼鐵件進(jìn)入焦磷酸鹽體系電鍍液中產(chǎn)生銅置換，提高鍍層與鋼鐵基體的結(jié)合力，使得錫青銅鍍層與鋼鐵基體粘結(jié)強(qiáng)度好，解決了現(xiàn)有技術(shù)中鍍層與基體結(jié)合不牢的問題。采用該方法，電鍍時(shí)能夠達(dá)到較高電流，鋼鐵件的內(nèi)表面、棱角、凹面孔等部位都能均勻鍍上錫青銅，電鍍效果優(yōu)良，鍍層厚度可以達(dá)到10-15um，鍍層均勻、致密、外觀良好。本方法工藝簡(jiǎn)單、成本低、應(yīng)用性廣。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1配制超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液
[0024]配制鋼鐵件預(yù)鍍銅處理用的電鍍液一超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液，配制方法如下:
[0025]將焦磷酸鉀加入少量去離子水中，邊加邊攪拌以充分溶解，然后加入焦磷酸銅、三乙醇胺，攪拌均勻后加入去離子水至規(guī)定濃度。各化合物配比為:焦磷酸銅(Cu2P2O7，工業(yè)純):(1.5?2.5) g/L ;焦磷酸鉀(K4P2O7,工業(yè)純):(200?250) g/L ;三乙醇胺(工業(yè)純):(5 ?10) g/L ；
[0026]實(shí)施例2配制無氰電鍍錫青銅電鍍液
[0027]配制預(yù)處理之后無氰電鍍錫青銅用的電鍍液，電鍍液配方為:
[0028]Cu2+ (來源于焦磷酸銅Cu2P2O7,工業(yè)純):(12?17) g/L ；
[0029]焦磷酸鉀(K4P2O7,工業(yè)純):(240?280) g/L ；
[0030]Sn2+ (來源于焦磷酸亞錫Sn2P2O7,工業(yè)純):(1.5?2.5) g/L ；
[0031 ] 磷酸氫二鈉(Na2HPO4,工業(yè)純)或者磷酸氫二鉀(K2HPO4,工業(yè)純):(30?50) g/L ；
[0032]檸檬酸納(Na3C6H5O7,工業(yè)純):(5?10) g/L ；
[0033]氨三乙酸(工業(yè)純):(30?40) g/L ；
[0034]配制按照如下步驟操作:
[0035]I)將計(jì)算量的焦磷酸鉀和一半量的磷酸氫二鈉或者磷酸氫二鉀溶于30?35°C的熱水中；
[0036]2)在攪拌下將焦磷酸銅溶于步驟I)的溶液中；
[0037]3)將氨三乙酸加入適量水中，一邊攪拌一邊慢慢加氫氧化鈉直至氨三乙酸全部溶解(其間可測(cè)PH值來緩慢加入氫氧化鈉，pH值約為7.0時(shí)氨三乙酸全部溶解)，將溶液加入步驟2)的混合液中，然后在混合液中加入另一半量的磷酸氫二鈉或者磷酸氫二鉀；
[0038]4)用焦磷酸鉀或氫氧化鈉或者氫氧化鉀或者氨三乙酸調(diào)整溶液的pH值至8.3?8.8，并過濾鍍液；
[0039]5)將步驟4)所得鍍液在小電流0.1?0.2k, 25?35°C條件下，以純銅板為陽極，以廢鋼板為陰極，形成電解池電解處理3-4小時(shí)，可以有效地去除鍍液中的雜質(zhì)；電解3-4小時(shí)后在一邊保持電解一邊攪拌鍍液的情況下加入焦磷酸亞錫使其溶解，繼續(xù)電解3-4小時(shí)，可以有效避免四價(jià)錫的生成，保證電鍍液的效果；
[0040]6)分析調(diào)整試鍍。
[0041]實(shí)施例3鋼鐵件無氰電鍍錫青銅
[0042]選取試樣:取10#鋼薄片作試片1，規(guī)格為120mm(長(zhǎng))X60mm(寬)X3?5mm(厚)，兩平面磨削加工，粗糙度Ra彡0.Sum。
[0043]一、對(duì)試片I進(jìn)行無氰電鍍錫青銅，按照如下步驟操作:
[0044]1、對(duì)試片I進(jìn)行除油、清洗干凈，按照如下步驟操作:
[0045]a、采用汽油等有機(jī)溶劑擦洗試片I全表面油污后晾干。
[0046]b、試片I采用專用金屬除油粉水溶液浸泡3分鐘后擦拭除油，流動(dòng)自來水清洗。
[0047]c、將試片I浸入8 %的鹽酸水溶液中，酸洗5分鐘，流動(dòng)自來水清洗。
[0048]d、將試片I浸入5 %的硫酸水溶液中，活化處理5分鐘，流動(dòng)自來水清洗。
[0049]2、預(yù)鍍銅處理:將清洗干凈的試片I插入超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液中作為陰極，以純銅板作為陽極，對(duì)陰極進(jìn)行電鍍:
[0050]①、配制超低濃度焦磷酸銅預(yù)鍍銅槽液，其組分為:
[0051]焦磷酸銅(Cu2P2O7):1.5g/L ；
[0052]焦磷酸鉀(K4P2O7):200g/L ；
[0053]三乙醇胺:5g/L。
[0054]以上藥品均為市售工業(yè)級(jí)藥品。