Dec.2001Electroplating FinishinVol 20 No 6文章編號(hào):1001-227X2001)6-0008-03工藝技術(shù)浸漬鍍仿金工藝鐘萍,黃先威湖南工程學(xué)院化學(xué)化工系湖南湘潭41101)摘要采用硫酸銅、硫酸亞錫為主鹽的置換反應(yīng)浸鍍法在鋼鐵件表面制得金黃色銅錫合金層。通過添加含氟系陰離子及羧基系陰離子的絡(luò)合劑控制銅、錫離子的置換反應(yīng)速度獲得15%~39%銅含量的合金鍍層外觀呈18~22K金色膜層結(jié)合力好耐蝕性優(yōu)良。關(guān)鍵詞浸漬鍍;仿金;置換反應(yīng)中圖分類號(hào):TG1744:TQ153文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼Gold imitation deposition by immersion platingZHONG Pin, HUANG Xian-wei(Dept. of Chemistry and Chemical Engineering Hunan Inst. of Engineering Xiangtan 411101, ChinaAbstract Golden copper- tin alloy deposit was obtained on surface of steel and iron articles by immersion plating process with exchange reaction in which copper sulfate and stannous sulfate was used as main salt. By addition of chelating agent containing fluoride and carboxyl anion, rate ofge reaction for cupric and stannouions could be controlled. Copper-tin alloy with 15%0-39% copperhas 18 to 22 K golden appearanceand corrosion resistance can be depositedKeywords immersion plating gold imitation exchange reaction少、效率高、成本低、操作簡(jiǎn)單、分散能力、深1前言鍍能力佳瘕鍍層色調(diào)一致但是置換反應(yīng)因其速度太快形成的鍍層大都為粗糙疏松的化學(xué)鍍仿金的類型有兩種,種是使用多孔和結(jié)合力不良的鍍層。如果能很好控還原劑的化學(xué)還原型所形成的鍍膜一般為置換應(yīng)的諫度也可獲得光亮細(xì)致且結(jié)赤褐色或色澤不好的金色其鍍膜的附著力中國煤化工良據(jù)化學(xué)熱力學(xué)與動(dòng)差。浸鍍即置換鍍或接觸鍍是一種無需外CNMH換銅與錫是完全可能界電流或還原劑利用兩種金屬的電位差產(chǎn)的而通過對(duì)工藝的調(diào)整,調(diào)節(jié)鍍膜中生的電動(dòng)勢(shì)驅(qū)動(dòng)的置換反應(yīng)。浸漬鍍?cè)O(shè)備SmCu含量比可獲得不同色澤的仿金層2]。本文介紹以硫酸銅、硫酸亞錫為主鹽的含有收稿日期2001-08-20氟系陰離子及羧基系陰離子的浸鍍金黃色200年12月電鍍與涂飾第20卷第6期銅錫合金工藝它可以荻得18~22K金黃色0.1860mol/L時(shí)浸鍍層呈銅紅色,硫酸亞錫的鍍層很適于生產(chǎn)應(yīng)用。的濃度在0.2326~0.4186molL時(shí)漫鍍層呈仿金色。它的含銅量在61%~85%之間2實(shí)驗(yàn)當(dāng)硫酸亞錫的濃度大于0.4186mol/L時(shí)浸鍍層的色澤無明顯變化。2.1工藝流程3.1.2硫酸銅的影響堿性除油→亠熱水洗→≯水洗→酸洗除銹硫酸銅是浸鍍仿金液的主鹽。為探討水洗→化學(xué)拋光→水洗→10%鹽酸弱浸Cu2+的含量對(duì)鍍層色澤的影響在固定硫酸蝕→水洗→鍍光亮鎳→水洗→活化→水洗亞錫濃度為0.3721mol/L的條件下改變硫浸鍍→水洗→鈍化亠水洗一吹干封閉酸銅的濃度用目測(cè)法觀察鍍層的色澤隨硫酸銅濃度的變化結(jié)果如表2所2.2浸鍍基礎(chǔ)配方與操作條件表2硫酸銅濃度對(duì)鍍層色澤的影響硫酸亞鏍SnSO4)0.300mol/LnoV/I顏色硫酸鋮CuSO;H2O)0.007mol/L0.0016含氟系陰離子的酸.340mol/L0.0032白白羧酸0.080mol/L0.0048淺金色時(shí)間0.006410~15min淺金色0.0080金黃色溫度室溫0.0096金黃色0.0112金黃色3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論0.0128銅紅色由表2可知,當(dāng)硫酸銅的濃度低于3.1主鹽的影響0.0032mo/L時(shí),鍍層呈錫的白色。硫酸銅3.1.1硫酸亞錫的影響的含量高于0.0120mol/L時(shí),鍍層呈銅紅硫酸亞錫是浸鍍仿金的主鹽,為探討鍍色。硫酸銅濃度在0.0032~-0.0120mol/L液中sn2+的含量對(duì)鍍層色澤的影響在其他時(shí)鍍層才呈仿金色。這說明CSO4的含量條件固定的情況下改變硫酸亞錫的濃度,對(duì)仿金層的色澤有很大影響這是由于Fe用目測(cè)法觀察鍍層的色澤隨硫酸亞錫濃度Cur2+之間的置換反應(yīng)較Fe/Sn2+間的反應(yīng)快的變化如表1所示得多的緣故。因此要穩(wěn)定地獲得仿金色浸表1硫酸亞錫濃度對(duì)鍍層色澤的影響鍍層就要嚴(yán)格控制硫酸銅的濃度。濃度molL顏色3.2絡(luò)合劑的影響銅紅用金屬鐵置換銅比置換錫快得多,因此0.139銅紅淺紅在簡(jiǎn)單的(n2+、Sn2+鹽溶液中難以獲得含銅0.2326金色中國煤化工層只有當(dāng)C12+的置0.2791金色CNMH(引或者是sn2+的置換0.3256金色反應(yīng)受到適當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)時(shí),才能獲得含銅量較金黃0.4186金黃低的金色仿金層。本實(shí)驗(yàn)采用加入一種羧酸與含氟系陰離子的酸作為絡(luò)合劑來調(diào)節(jié)由表1可見,當(dāng)硫酸亞錫的濃度低于仿金鍍層的沉積速度與顏色并對(duì)pH值有10·Dec.2001Electroplating FinishinVol 20 No 6緩沖作用。實(shí)驗(yàn)表明隨著絡(luò)合劑增加,鍍層沉積速率下降鍍層的顏色變黃<0.1080mo/L)至絡(luò)合劑濃度達(dá)到0.1080m/L時(shí)沉4性能檢測(cè)積速率下降幅度減少。結(jié)合鍍層中的Cu/Sn原子比曲線分析可以得出絡(luò)合劑濃度在低4.1結(jié)合力的測(cè)量含量范圍(<0.1351mo/L)主要抑制Cun2+將試片鍍膜向外表面彎曲成直角直至的沉積反應(yīng),達(dá)0.1351moL時(shí),其抑制作折斷試片上沒有出現(xiàn)剝離或裂紋現(xiàn)象。用最強(qiáng)此時(shí)鍍層中錫的含量達(dá)到最大值,4.2耐鹽水腐蝕性能當(dāng)超過0.1351mo/L后絡(luò)合劑對(duì)Sn2+沉降為比較浸鍍層在鹽水中的耐蝕性將鐵的抑制也逐漸增加故CuSn原子比曲線表片、浸鍍銅片及浸鍍銅錫合金的仿金片同時(shí)現(xiàn)出先下降而后又緩緩上升。浸入室溫的3%NaC溶液中經(jīng)過不同時(shí)間3.3傷金鍍層的鍍后處理后觀察試片表面的腐蝕情況。仿金鍍層鍍后必須經(jīng)過嚴(yán)格的水洗、鈍鐵片、浸銅片、仿金片的腐蝕情況見表4化和浸涂有機(jī)料等工序才能久不變色。其表4腐蝕狀況中鈍化是極其重要的部分,經(jīng)過鈍化處理1 h4 h鍍層表面形成防護(hù)膜仿金層的耐蝕性大為鐵片出現(xiàn)紅銹面積變黑面積變黑提高同時(shí)也增加了涂料與仿金鍍層之間的浸銅片不變出現(xiàn)銹點(diǎn)出現(xiàn)斑紋結(jié)合力。鈍化使用的水質(zhì)應(yīng)為去離子水或仿金不變不變蒸餾水。通過比較重鉻酸鉀鈍化法與BIA鈍化法發(fā)現(xiàn)用BIA鈍化工藝在防止仿金層5結(jié)論變色方面優(yōu)于重鉻酸鉀鈍化法同時(shí)經(jīng)處理采用本工藝所得的仿金鍍層附著力、耐仿金層的顏色加深可接近或達(dá)到純金顏色。蝕性優(yōu)良裝飾性好生產(chǎn)效率高,無公害3.4仿金層常見故障處理具有推廣價(jià)值。表3常見故障處理參考文獻(xiàn)現(xiàn)象原因及處理方法鍍層灰白錫含量過高[1]方景禮劉琴宋文寶,等,鋼鐵件直接浸鍍鍍層色澤偏紅溫度過高降溫Cu-Sn合金J]材料保護(hù),1993267)7鍍層表面有霧狀底鍍層不良鍍前處理不良調(diào)整[2]蘇靜康.浸漬鍍仿氙J.表面技術(shù)雜志40復(fù)雜鍍件色澤不均添加劑不足(調(diào)整)鍍層鍍后易變暗洗滌不足殘留鑲液加強(qiáng)清洗)[3] Hirsch S, Rosenstein.J1 Metal Finishing鍍件鈍化活化處理Guidebook& Directory Issue, 1992. 9 1)368中國煤化工CNMHG