一種無(wú)氰堿性鍍銅電鍍液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液，屬于電鍛領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 銅是一種有金屬光澤、易于機(jī)械加工同時(shí)具有良好電導(dǎo)性和延展性的軟金屬；因 此銅被廣泛用于汽車、建材、電鍛預(yù)鍛、電路忍片技術(shù)等防護(hù)裝飾鍛層中。
[0003] 傳統(tǒng)的堿性鍛銅液為氯化鍛銅，其均鍛能力和覆蓋能力強(qiáng)，鍛層結(jié)晶細(xì)致易維護(hù)； 但電解液穩(wěn)定性差，且含有大量劇毒的氯化物，嚴(yán)重危害大氣環(huán)境和操作人員健康。根據(jù)工 藝的需要和綠色生產(chǎn)的需求，無(wú)氯堿性鍛銅工藝應(yīng)運(yùn)而生。鐵合金作為應(yīng)用廣泛的金屬合 金材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、設(shè)計(jì)性佳等優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，在航空、船舶、化工、電 子等行業(yè)得到高度重視;但也存在表面裝飾單調(diào)、光澤性較差等缺點(diǎn)。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鐵合金表面處理方法主要有涂漆、膠衣噴鍛、化學(xué)鍛等幾種。運(yùn)些 方法雖可得到多種色彩的表面，但由于結(jié)合性差、成本較高，使其應(yīng)用受到一定的限制。
[0005] 因此有必要設(shè)計(jì)一種無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液，W解決上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種可減少環(huán)境污染、降低生產(chǎn) 成本、提高穩(wěn)定性的無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液。
[0007] 本發(fā)明是按如下方法實(shí)現(xiàn)的：
[000引本發(fā)明提供一種無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液，它的配方組分包括化S化· 5也0 25~30g/ L、K0H 90~100g/L、K2C03 30~50g/LW及無(wú)氯堿性鍛銅添加劑110~130mL/L。
[0009] 進(jìn)一步地，所述無(wú)氯堿性鍛銅添加劑的消耗量為400-800mL/KAH。
[0010] 進(jìn)一步地，所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的工作溫度為40-60°C。
[0011] 進(jìn)一步地，所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的工作pH值為9.0-10.5。
[0012] 進(jìn)一步地，采用所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液工作的陰極電流密度為0.5~4AAlm2。
[0013] 進(jìn)一步地，所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的配方組分包括CuS〇4 · 5出0 25g/L、K0H 95g/L、K2C〇3 40g/LW及無(wú)氯堿性鍛銅添加劑120mL/L。
[0014] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0015] 所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的配方組分包括CuS〇4 · 5出0 25~30g/L、K0H 90~ 100g/L、K2〇)3 30~50g/LW及無(wú)氯堿性鍛銅添加劑110~130mL/L。本發(fā)明提供的無(wú)氯堿性 鍛銅電鍛液電鍛時(shí)，既具有玫瑰金色的光澤，又具有輕質(zhì)、高強(qiáng)等特點(diǎn)，并進(jìn)一步提高了材 料的耐磨性能及耐老化性能，為鐵合金材料的裝飾開(kāi)辟了新途徑。同時(shí)其穩(wěn)定性高，生產(chǎn)成 本較低，也不使用氯化物，可W有效減少環(huán)境污染。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的 范圍。
[0017] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液，它的配方組分包括CuS〇4 · 5此0 25 ~30g/L、K0H 90~100g/L、K2C〇3 30~50g/LW及無(wú)氯堿性鍛銅添加劑110~130mL/L。其中， 所述無(wú)氯堿性鍛銅添加劑的消耗量為400-800mL/KAH。
[0018] 在本較佳實(shí)施例中，所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的配方組分包括化S〇4 · 5此0 25g/ L、K0H 95g/L、K2C〇3 40g/LW及無(wú)氯堿性鍛銅添加劑120血/L。
[0019] 所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液使用的最佳環(huán)境為:所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的工作溫 度為40-60°C。所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的工作pH值為9.0-10.5。采用所述無(wú)氯堿性鍛銅電 鍛液工作的陰極電流密度為0.5~4A/血2。
[0020] 所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的配制如下：
[0021] (1)在鍛液中加水至總體積的30%，按量加入無(wú)氯堿性鍛銅添加劑攬拌均勻。
[0022] (2)按量加入CuS〇4 · 5出0攬拌均勻。
[0023] (3)在另一容器中將90~lOOg/L的K0H用3倍K0H重量的水溶解，冷卻到60°CW下后 用來(lái)調(diào)整鍛液pH值至7.0~8.0。
[0024] (4)按量加入Κ2〇)3攬拌均勻。
[0025] (5)補(bǔ)水至規(guī)定體積即可。
[00%] (6)鍛件鍛前必須用pH值9.0~11 .ONaOH溶液預(yù)浸。
[0027] (7) pH值高時(shí)用添加劑調(diào)整，pH值低時(shí)用30 % K0H溶液調(diào)整。
[0028] (8)小電流電解數(shù)小時(shí)，即可試鍛。
[0029] 所述無(wú)氯堿性鍛銅電鍛液的配方如下表所示：
[0030]
[0032] 附:無(wú)氯堿性鍛銅添加劑消耗量:400-800mL/KAH。
[0033] 具體的進(jìn)行電鍛時(shí)：
[0034] 取厚度為2mm的經(jīng)布輪拋光成鏡面的TC4鐵合金片6 X 10cm作為陰極試片。赫爾槽 放在恒溫水浴槽(40~60°C)中，W電解銅為陽(yáng)極，在恒定的電流密度下進(jìn)行試驗(yàn)。鍛片的前 處理工藝為:堿液除油^熱水漂洗^自來(lái)水沖洗^酸洗活化^自來(lái)水沖洗^蒸饋水沖洗^ 鐵合金無(wú)氯堿銅電鍛^自來(lái)水沖洗^吹干^性能測(cè)試。
[0035] 無(wú)氯堿性鍛銅中用到的銅鹽有:硫酸銅(CuS化）、堿式碳酸銅（Cu2(OH)2〇)3)、硝酸 銅(化(M)3)2)、乙酸銅(Cu(C出C00)2)、氯化銅(化C12)等。其中，硫酸銅和堿式碳酸銅較為常 見(jiàn)，也容易獲得，而硝酸銅、醋酸銅、氯化銅容易帶來(lái)大量硝酸根離子、乙酸根離子、氯離子 對(duì)鍛液產(chǎn)生影響，如果是在長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)后鍛液需要維護(hù)，可W選擇運(yùn)樣的銅鹽來(lái)補(bǔ)足鍛液 成分，但電鍛開(kāi)缸則不適宜使用運(yùn)類鹽。堿式碳酸銅是無(wú)氯堿銅常用鹽，其含有碳酸根可W 作為良好電鍛電解質(zhì)成分，但其溶解性較差。鐵合金為合金材料，為了使鍛層呈現(xiàn)完美的玫 瑰金色色澤，同時(shí)獲得水溶性較好的鍛液，本發(fā)明最終采用化S〇4 · 5出0作為主要銅鹽。
[0036] 由下表可知：在發(fā)明中CuS〇4 · 5此0濃度在25~30g/L范圍內(nèi)對(duì)鍛層外觀色澤達(dá)到 最佳?；疭〇4 · 5出0濃度高于40g/L時(shí)，配制鍛液時(shí)出現(xiàn)白色不溶物而鍛液穩(wěn)定性差，同時(shí)鍛 層還容易發(fā)生置換和起皮。銅離子濃度低于lOg/L時(shí)，鍛層低區(qū)燒焦，表層粗糖，黑色粉末狀 比較嚴(yán)重。另外，銅離子濃度較低時(shí)，整個(gè)陰極片上由于析氨嚴(yán)重而出現(xiàn)氣泡，電流效率偏 低。隨著鍛液中銅離子濃度升高，析氨減緩，只在近陰極區(qū)析氨，遠(yuǎn)陰極區(qū)不析氨，電流效率 提局。
[0037] 下表為不同濃度的化S〇4 · 5出0對(duì)鍛層色澤、外觀的影響：
[00；3 引
[0039] 附：了 = 50。(：；化=24/血2;抑=9.5;1 = 3111111
[0040] 其次，在鍛液中加入導(dǎo)電鹽，可W增強(qiáng)鍛液的導(dǎo)電性，改善銅沉積質(zhì)量。無(wú)氯堿性 鍛銅工藝中常用到的導(dǎo)電鹽有:碳酸鐘化2〇)3)、硫酸鐘、碳酸鋼和硫酸鋼等。其中，鐘鹽導(dǎo)電 性優(yōu)于鋼鹽，溶解性也更強(qiáng);而碳酸根有助于調(diào)節(jié)鍛液的酸堿穩(wěn)定性，同時(shí)與其他金屬雜質(zhì) 反應(yīng)提高鍛液的穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明最終采用碳酸鐘化2〇)3)作為導(dǎo)電鹽。
[0041] 由下表可知:在本體系中K2CO3濃度在30~50g/L范圍內(nèi)對(duì)鍛層外觀色澤達(dá)到最佳。 配制鍛液時(shí)，Κ2〇)3濃度為0~70g/L的鍛液都呈澄清藍(lán)色透明溶液，但K2CO3濃度為80g/L時(shí) 鍛液底部有少量白色不溶物析出，同時(shí)鍛層色澤變淡。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鍛液中K2CO