浸渍镀仿金工艺

Dec.2001Electroplating FinishinVol 20 No 6文章编号:1001-227X2001)6-0008-03工艺技术浸渍镀仿金工艺钟萍,黄先威湖南工程学院化学化工系湖南湘潭41101)摘要采用硫酸铜、硫酸亚锡为主盐的置换反应浸镀法在钢铁件表面制得金黄色铜锡合金层。通过添加含氟系阴离子及羧基系阴离子的络合剂控制铜、锡离子的置换反应速度获得15%~39%铜含量的合金镀层外观呈18~22K金色膜层结合力好耐蚀性优良。关键词浸渍镀;仿金;置换反应中图分类号:TG1744:TQ153文献标识码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、操作简单、分散能力、深1前言镀能力佳瘕镀层色调一致但是置换反应因其速度太快形成的镀层大都为粗糙疏松的化学镀仿金的类型有两种,种是使用多孔和结合力不良的镀层。如果能很好控还原剂的化学还原型所形成的镀膜一般为置换应的谏度也可获得光亮细致且结赤褐色或色泽不好的金色其镀膜的附着力中国煤化工良据化学热力学与动差。浸镀即置换镀或接触镀是一种无需外CNMH换铜与锡是完全可能界电流或还原剂利用两种金属的电位差产的而通过对工艺的调整,调节镀膜中生的电动势驱动的置换反应。浸渍镀设备SmCu含量比可获得不同色泽的仿金层2]。本文介绍以硫酸铜、硫酸亚锡为主盐的含有收稿日期2001-08-20氟系阴离子及羧基系阴离子的浸镀金黄色200年12月电镀与涂饰第20卷第6期铜锡合金工艺它可以荻得18~22K金黄色0.1860mol/L时浸镀层呈铜红色,硫酸亚锡的镀层很适于生产应用。的浓度在0.2326~0.4186molL时漫镀层呈仿金色。它的含铜量在61%~85%之间2实验当硫酸亚锡的浓度大于0.4186mol/L时浸镀层的色泽无明显变化。2.1工艺流程3.1.2硫酸铜的影响碱性除油→亠热水洗→≯水洗→酸洗除锈硫酸铜是浸镀仿金液的主盐。为探讨水洗→化学抛光→水洗→10%盐酸弱浸Cu2+的含量对镀层色泽的影响在固定硫酸蚀→水洗→镀光亮镍→水洗→活化→水洗亚锡浓度为0.3721mol/L的条件下改变硫浸镀→水洗→钝化亠水洗一吹干封闭酸铜的浓度用目测法观察镀层的色泽随硫酸铜浓度的变化结果如表2所2.2浸镀基础配方与操作条件表2硫酸铜浓度对镀层色泽的影响硫酸亚镙SnSO4)0.300mol/LnoV/I颜色硫酸铖CuSO;H2O)0.007mol/L0.0016含氟系阴离子的酸.340mol/L0.0032白白羧酸0.080mol/L0.0048浅金色时间0.006410~15min浅金色0.0080金黄色温度室温0.0096金黄色0.0112金黄色3实验结果与讨论0.0128铜红色由表2可知,当硫酸铜的浓度低于3.1主盐的影响0.0032mo/L时,镀层呈锡的白色。硫酸铜3.1.1硫酸亚锡的影响的含量高于0.0120mol/L时,镀层呈铜红硫酸亚锡是浸镀仿金的主盐,为探讨镀色。硫酸铜浓度在0.0032~-0.0120mol/L液中sn2+的含量对镀层色泽的影响在其他时镀层才呈仿金色。这说明CSO4的含量条件固定的情况下改变硫酸亚锡的浓度,对仿金层的色泽有很大影响这是由于Fe用目测法观察镀层的色泽随硫酸亚锡浓度Cur2+之间的置换反应较Fe/Sn2+间的反应快的变化如表1所示得多的缘故。因此要稳定地获得仿金色浸表1硫酸亚锡浓度对镀层色泽的影响镀层就要严格控制硫酸铜的浓度。浓度molL颜色3.2络合剂的影响铜红用金属铁置换铜比置换锡快得多,因此0.139铜红浅红在简单的(n2+、Sn2+盐溶液中难以获得含铜0.2326金色中国煤化工层只有当C12+的置0.2791金色CNMH(引或者是sn2+的置换0.3256金色反应受到适当的促进时,才能获得含铜量较金黄0.4186金黄低的金色仿金层。本实验采用加入一种羧酸与含氟系阴离子的酸作为络合剂来调节由表1可见,当硫酸亚锡的浓度低于仿金镀层的沉积速度与颜色并对pH值有10·Dec.2001Electroplating FinishinVol 20 No 6缓冲作用。实验表明随着络合剂增加,镀层沉积速率下降镀层的颜色变黄<0.1080mo/L)至络合剂浓度达到0.1080m/L时沉4性能检测积速率下降幅度减少。结合镀层中的Cu/Sn原子比曲线分析可以得出络合剂浓度在低4.1结合力的测量含量范围(<0.1351mo/L)主要抑制Cun2+将试片镀膜向外表面弯曲成直角直至的沉积反应,达0.1351moL时,其抑制作折断试片上没有出现剥离或裂纹现象。用最强此时镀层中锡的含量达到最大值,4.2耐盐水腐蚀性能当超过0.1351mo/L后络合剂对Sn2+沉降为比较浸镀层在盐水中的耐蚀性将铁的抑制也逐渐增加故CuSn原子比曲线表片、浸镀铜片及浸镀铜锡合金的仿金片同时现出先下降而后又缓缓上升。浸入室温的3%NaC溶液中经过不同时间3.3伤金镀层的镀后处理后观察试片表面的腐蚀情况。仿金镀层镀后必须经过严格的水洗、钝铁片、浸铜片、仿金片的腐蚀情况见表4化和浸涂有机料等工序才能久不变色。其表4腐蚀状况中钝化是极其重要的部分,经过钝化处理1 h4 h镀层表面形成防护膜仿金层的耐蚀性大为铁片出现红锈面积变黑面积变黑提高同时也增加了涂料与仿金镀层之间的浸铜片不变出现锈点出现斑纹结合力。钝化使用的水质应为去离子水或仿金不变不变蒸馏水。通过比较重铬酸钾钝化法与BIA钝化法发现用BIA钝化工艺在防止仿金层5结论变色方面优于重铬酸钾钝化法同时经处理采用本工艺所得的仿金镀层附着力、耐仿金层的颜色加深可接近或达到纯金颜色。蚀性优良装饰性好生产效率高,无公害3.4仿金层常见故障处理具有推广价值。表3常见故障处理参考文献现象原因及处理方法镀层灰白锡含量过高[1]方景礼刘琴宋文宝,等,钢铁件直接浸镀镀层色泽偏红温度过高降温Cu-Sn合金J]材料保护,1993267)7镀层表面有雾状底镀层不良镀前处理不良调整[2]苏静康.浸渍镀仿氙J.表面技术杂志40复杂镀件色泽不均添加剂不足(调整)镀层镀后易变暗洗涤不足残留镶液加强清洗)[3] Hirsch S, Rosenstein.J1 Metal Finishing镀件钝化活化处理Guidebook& Directory Issue, 1992. 9 1)368中国煤化工CNMHG