專利名稱：：一種無氰堿性鍍銅液及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及電鍍
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種無氰堿性鍍銅液及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
：氰化電鍍銅層結(jié)晶細(xì)致、結(jié)合力好、鍍液的均鍍性、整平性、穩(wěn)定性也非常好，可以在鋼鐵、鋅及鋅合金基體零件上直接電鍍。但氰化電鍍銅液中含有氰根離子，毒性大，廢水及廢液難處理，污染環(huán)境嚴(yán)重，而且危害人體健康。因此，人們一直在尋找可以替代氰化物電鍍銅的無氰鍍銅工藝。現(xiàn)有的無氰鍍銅工藝主要有焦磷酸鹽電鍍銅、硫酸鹽電鍍銅、乙二胺電鍍銅、氟硼酸鹽電鍍銅、檸檬酸-酒石酸電鍍銅、HEDP電鍍銅和氨基磺酸電鍍銅體系等。其中，焦磷酸鹽鍍銅體系已大規(guī)模應(yīng)用于生產(chǎn)，但一般還需要進(jìn)行氰化預(yù)鍍銅處理，而且鍍液維護(hù)復(fù)雜，成本較高。檸檬酸-酒石酸電鍍銅體系也有少量用于生產(chǎn)，但結(jié)合力不夠理想，鍍液成本也較高，長期放置易于生霉。硫酸鹽電鍍銅體系直接電鍍時結(jié)合力極差。HEDP電鍍銅體系幾乎可以與氰化鍍銅相媲美，但污水處理費(fèi)用仍較高。其他的幾種工藝也因都存在不同缺陷，基本上是停留在實(shí)驗(yàn)研究階段，還沒有完全用于工業(yè)生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種鍍液配方簡單，易于控制和操作的無氰堿性電鍍銅液及其制備和使用方法。本發(fā)明的無氰堿性電鍍銅液中采用羥基亞乙基二膦酸作為主絡(luò)合劑，添加量為120~180g/L。添加量過低，陰極極化降低，導(dǎo)電性較差，槽電壓較高，析氫嚴(yán)重，陽極溶解不好，鍍層粗糙，光量范圍較窄。添加量過高，鍍液性能改善不明顯，還會增加成本；電鍍銅的主鹽采用堿式碳酸銅或硫酸銅。使用堿式碳酸銅時的添加量為12~20g/L，使用硫酸銅時的添加量為25~45g/L。添加量過低，陰極極化提高，電導(dǎo)率下降，槽電壓較高，析氫嚴(yán)重，陽極溶解不好，鍍層光量范圍較窄。添加量過高，陰極極化降低，結(jié)晶粗大。本發(fā)明的無氰堿性電鍍銅液中加入檸檬酸鹽(可用檸檬酸三鈉、檸檬酸三鉀)或酒石酸鹽(酒石酸鉀鈉)作為輔助絡(luò)合劑，以提高電鍍銅液的極化性能，尤其在小電流密度下對顯著提高鍍液的陰極極化效果明顯。與適量導(dǎo)電鹽配合使用能在增大電流密度范圍、擴(kuò)大光量范圍同時，保證陽極銅的正常溶解。檸檬酸三鈉或擰檬酸三鉀的添加量為2540g/L，酒石酸鉀鈉的添加量為20~40g/L。添加量過低作用不明顯，添加量過高會降低陰極極化，縮小鍍層光量范圍。本發(fā)明的無氰堿性電鍍銅液中加入適量的導(dǎo)電鹽，如硝酸鈉或硝酸鉀。導(dǎo)電鹽的加入能降低槽電壓，減少析氫副反應(yīng)的發(fā)生。添加硝酸鈉或硝酸鉀時的添加量在48g/L之間。如果電鍍銅后須再電鍍鎳時，硝酸鹽的添加量應(yīng)控制在下限以下或者不添加。本發(fā)明的無氰堿性電鍍銅液中加入氫氧化鈉或氫氧化鉀作為電鍍液pH值的調(diào)整劑，以穩(wěn)定電鍍液的酸堿度，其添加量為20~40g/L。本發(fā)明的無氰堿性電鍍銅液的配制方法如下①用蒸餾水將堿式碳酸銅調(diào)制成糊狀，或?qū)⒘蛩徙~溶解至透明溶液；②用蒸餾水把羥基亞乙基二膦酸溶解，加入雙氧水氧化其中的還原性成分，再加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液，將pH調(diào)整到8.09.0之間；③在攪拌條件下，將溶液①緩慢加入到溶液②中，使其充分被絡(luò)合；④將輔助絡(luò)合劑、導(dǎo)電鹽用蒸餾水溶解，并加入到溶液③中；⑤再次用氫氧化鈉或氫氧化鉀將鍍液pH值調(diào)整到12~13之間；⑥用蒸餾水定容后即可使用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:1、電鍍銅液為無氰堿性鍍液，成分簡單，容易操作和維護(hù)，可適用于鋼鐵零件表面的直接電鍍。2、電鍍銅液極化性能好，陰極電流效率較高，一般都在80%以上。3、添加有硝酸鉀的電鍍銅液有較高的極限陰極電流密度，鍍層光亮區(qū)的電流密度范圍較寬，電流密度的上限可達(dá)3A/dm2。4、電鍍銅液的均鍍能力好于檸檬酸-酒石酸電鍍銅和氰化物電鍍銅體系。添加擰檬酸鉀和硝酸鉀后，深鍍能力在86%以上。5、鍍層結(jié)合力能夠滿足需要，可用作銅-鎳-鉻防護(hù)裝飾性鍍層的預(yù)鍍層使用。結(jié)合力強(qiáng)度略低于氰化體系，但高于檸檬酸-酒石酸體系。6、電鍍銅液的穩(wěn)定性高，經(jīng)200h連續(xù)作業(yè)，鍍液依然能夠使用。寬，電流效率高，鍍層結(jié)晶細(xì)致，外觀色澤好，鍍液穩(wěn)定，均鍍和覆蓋力強(qiáng)，成本低，廢水處理容易?？梢源婧袆《镜那杌婂冦~工藝，作為預(yù)鍍銅或直接電鍍銅使用。具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一歩說明。實(shí)施例1:鍍液組成羥基亞乙基二膦酸120g/L堿式碳酸銅12g/L氫氧化鉀30g/L檸檬酸三鉀30g/L硝酸鉀6g/L制法①用蒸餾水將堿式碳酸銅調(diào)制成糊狀；②用蒸餾水把羥基亞乙基二膦酸溶解，加入雙氧水氧化其中的還原性成分，再加入氫氧化鉀或者氫氧化鈉溶液，將pH調(diào)整到8.0~9.0之間；③在攪拌條件下，將溶液①緩慢加入到溶液②中，使其充分被絡(luò)合；④將檸檬酸三鉀、硝酸鉀分別用蒸餾水溶解，并陸續(xù)加入到溶液③中；⑤再次用氫氧化鉀或氫氧化鈉將鍍液pH值調(diào)整到12-13之間；⑥用蒸餾水定容后即可使用。電鍍時電鍍銅液陰極電流密度為1.0A/dm2，鍍液pH值為13.0，鍍液溫度為55T:。實(shí)施例2:鍍液組成-羥基亞乙基二膦酸180g/L堿式碳酸銅20g/L氫氧化鉀40g/L酒石酸鉀鈉35g/L硝酸鉀4g/L制法①用蒸餾水將堿式碳酸銅調(diào)制成糊狀；②用蒸餾水把羥基亞乙基二膦酸溶解，加入雙氧水氧化其中的還原性成分，再加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液，將pH調(diào)整到8.0~9.0之間；(D在攪拌條件下，將溶液①緩慢加入到溶液②中，使其充分被絡(luò)合；將酒石酸鉀鈉、硝酸鉀分別用蒸餾水溶解，并陸續(xù)加入到溶液③中；⑤用氫氧化鈉或氫氧化鉀將鍍液pH值調(diào)整到12~13之間；⑥用蒸餾水定容后即可使用。電鍍時電鍍銅液陰極電流密度為2.0A/dm2，鍍液pH值為12.5，鍍液溫度為6(TC。實(shí)施例3:羥基亞乙基二膦酸150g/L硫酸銅35g/L氫氧化鉀30g/L酒石酸鉀鈉30g/L硝酸鉀6g/L制法①用蒸餾水將硫酸銅溶解至透明溶液；②用蒸餾水把羥基亞乙基二膦酸溶解，加入雙氧水氧化其中的還原性成分，再加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液，將pH調(diào)整到8.09.0之間；③在攪拌條件下，將溶液①緩慢加入到溶液②中，使其充分被絡(luò)合；④將檸檬酸三鉀、硝酸鉀分別用蒸餾水溶解，并陸續(xù)加入到溶液③中；⑤再次用氫氧化鈉或氫氧化鉀將鍍液pH值調(diào)整到12~13之間；⑥用蒸餾水定容后即可使用。電鍍時電鍍銅液陰極電流密度為2.5A/dm2，鍍液pH值為12.0，鍍液溫度為65。C。表1本發(fā)明的實(shí)施例與氰化物電鍍銅和檸檬酸-酒石酸電鍍銅的性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種無氰堿性電鍍銅液，其特征在于用羥基亞乙基二膦酸作為主絡(luò)合劑，添加量為120～180g/L，以硫酸銅或堿式碳酸銅作為主鹽，用硫酸銅時的添加量為25～45g/L，或用堿式碳酸銅時的添加量為12～20/L。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氰堿性電鍍銅液，其特征在于加入輔助絡(luò)合劑檸檬酸鹽25~40g/L，或酒石酸鹽20~40g/L。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氰堿性電鍍銅液，其特征在于加入部分導(dǎo)電鹽硝酸鈉或硝酸鉀，添加量為48g/L。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氰堿性電鍍銅液，其特征在于加入氫氧化鈉或氫氧化鉀作為電鍍液pH值的調(diào)整劑，添加量為20~40g/L。5、權(quán)利要求1所述的無氰堿性電鍍銅液的制備方法，其特征在于按以下進(jìn)行①用蒸餾水將堿式碳酸銅調(diào)制成糊狀，或?qū)⒘蛩徙~溶解至透明溶液；②用蒸餾水把羥基亞乙基二膦酸溶解，加入雙氧水氧化其中的還原性成分，再加入氫氧化鈉或者氫氧化鉀溶液，將pH調(diào)整到8.09.0;③在攪拌條件下，將溶液①緩慢加入到溶液②中，使其充分被絡(luò)合；④將輔助絡(luò)合劑、導(dǎo)電鹽用蒸餾水溶解，加入到溶液③中；⑤再次用氫氧化鈉或氫氧化鉀將鍍液pH值調(diào)整到12~13;⑥用蒸餾水定容后即可使用。6、權(quán)利要求1所述的無氰堿性電鍍銅液使用方法，其特征在于電鍍時電鍍銅液的陰極電流密度為0.5~3.0A/dm2，鍍液pH值為1213，鍍液溫度為50~70°C。全文摘要本發(fā)明是一種新的無氰堿性電鍍銅液及制備和使用方法。電鍍銅液中用硫酸銅或堿式碳酸銅作為主鹽，用羥基亞乙基二膦酸作為主絡(luò)合劑，用檸檬酸三鈉、檸檬酸三鉀或酒石酸鉀鈉作為輔助絡(luò)合劑，用硝酸鈉或硝酸鉀作為導(dǎo)電鹽，用氫氧化鈉或氫氧化鉀作為pH值的調(diào)整劑；操作工藝條件為陰極電流密度為0.5～3.0A/dm²，鍍液pH控制在12～13之間，鍍液溫度為50～70℃。本發(fā)明與現(xiàn)有共知技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)或積極效果鍍液配方簡單，易于控制和操作，鍍液使用溫度范圍寬，電流效率高，鍍層結(jié)晶細(xì)致，外觀色澤好，鍍液穩(wěn)定，均鍍和覆蓋能力強(qiáng)，成本低，廢水處理容易?？梢源婧袆《镜那杌婂冦~工藝，作為預(yù)鍍銅或直接電鍍銅使用。文檔編號C25D3/38GK101550569SQ200910094339公開日2009年10月7日申請日期2009年4月13日優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日發(fā)明者周衛(wèi)銘,徐瑞東,郭忠誠,龍晉明申請人:昆明理工大學(xué)