專利名稱：一種特種合金催化液及其催化合金加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面處理的一種催化液及其催化合金加工工藝，該催化液及催化合金加工工藝用于對(duì)鎳類特種合金工件進(jìn)行表面處理加工。
據(jù)申請(qǐng)人所知目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)金屬表面處理的催化液及催化合金工藝?，F(xiàn)有金屬表面保護(hù)與裝飾的工藝方式甚多，其用量最大、效果最好則是傳統(tǒng)的電鍍鉻。它已被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人們的日常生活之中。這種電鍍鉻工藝存在著諸多問題，其主要是(1)排放的廢氣、廢液均含有劇毒，電流密度可達(dá)25A/dm2，故是我國(guó)典型的高污染、高能耗產(chǎn)業(yè)。(2)從晶相分析屬生產(chǎn)關(guān)系簡(jiǎn)單沉積，基表接合很差。(3)因工藝上是單向沉積、多層施鍍，所以被沉積表面既不均勻而極為復(fù)雜，難以保證施鍍制件零件)的質(zhì)量。(4)對(duì)過大、過長(zhǎng)及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的工件無(wú)法施鍍。由此可見這種工藝不僅生產(chǎn)成本高、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、危害人們身體健康，而且所施鍍產(chǎn)品耐蝕性、耐候性、耐磨性、耐沖擊性均較差，點(diǎn)蝕、龜裂脫皮現(xiàn)象較嚴(yán)重。
本發(fā)明的目的意在克服上述傳統(tǒng)電鍍鉻工藝的缺點(diǎn)，改變電鍍鉻行業(yè)高污染、高能耗的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)明人通過幾年來(lái)的刻苦鉆研，并經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造了一種鎳類特種合金催化液及其催化合金加工工藝。這種新型的金屬表面處理加工工藝低能耗、污染小、成本低，可加工鎳類合金(如鎳磷鐵合金、鎳基合金、不銹鋼合金、合金結(jié)構(gòu)鋼等)任何工件，所加工的產(chǎn)品耐蝕性、耐候性、耐磨性及耐沖擊性均強(qiáng)，基本無(wú)龜裂脫皮現(xiàn)象。
本發(fā)明的目的是以這樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)配制一種特種合金催化溶液，利用該溶液的催化反應(yīng)加工特種合金制件，使其制件表面產(chǎn)生金屬鍵結(jié)合。
本發(fā)明催化液的配方(按重量百分濃度)
Na2CO30.5—0.7％Na3PO41.0—1.5％NiSO41.5—2.5％HCl 1.2—2.0％OP 1.0—0.6％CH3COONa 1.5—2.5％CH3COOH0.8—1.1％NF-A2.0—2.5％NaOH0.5—0.7％H2O85—92％。
將以上各原料分別用H2O溶解后混合在一起攪均即為本特種合金催化液。
本發(fā)明的催化合金加工工藝包括除表銹→水洗→除浮銹→水洗→除油→水洗→凈化→催化反應(yīng)→熱水清洗→烘干→拋光→檢驗(yàn)工序，得到所加工制件的成品。其除浮銹工序是將制件(指被加工的工件、零件、產(chǎn)品)表面鐵銹采用化學(xué)清洗方法進(jìn)行處理；除油工序是將制件在含堿性的溶液中浸泡至少20分鐘，溫度控制在20—60℃，去掉制件表面油污(該溫度根據(jù)制件表面油污程度定)；凈化工序是將制件用濃鹽酸浸泡25—35分鐘，去掉制件表面的氧化層；催化反應(yīng)工序是將已凈化處理合格的制件置于本發(fā)明催化液中浸泡30—80分鐘(制件室外用浸泡時(shí)間長(zhǎng)、制件室內(nèi)用則浸泡時(shí)間可短)，溫度控制在75—98℃之間，并要求浸泡時(shí)各制件間勿相觸。在該催化工序中是借助催化溶液中的金屬離子被還原成金屬狀態(tài)，從而浸泡沉積在制件表面上的金相組織間的一種鍍覆方法，實(shí)質(zhì)上是在催化條件下發(fā)生的復(fù)雜的絡(luò)合反應(yīng)過程；熱水清洗工序是清洗在制件表面的殘留催化液，以免繼續(xù)在制件表面反應(yīng)，清洗水溫在20—60℃。
本發(fā)明將傳統(tǒng)的電鍍鉻方式改變?yōu)樾碌幕瘜W(xué)催化合金方式，從而改善了施鍍的環(huán)境條件，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了能耗、大大地提高了生產(chǎn)效益。本發(fā)明與電鍍鉻相比具有如下優(yōu)點(diǎn)用電量?jī)H為電鍍鉻的1—3％；設(shè)有廢水、廢氣排放，減小了環(huán)境污染，保證了人們的身體健康；改多層鍍?yōu)閱螌雍辖?，提高了勞?dòng)率；降低了投資，并縮短生產(chǎn)周期(投資幾萬(wàn)元即可在一個(gè)月內(nèi)投入生產(chǎn))；因制件表面是金屬鍵的結(jié)合(一種非晶態(tài)合金)，其表基層的結(jié)合力是電鍍鉻的10倍以上；改單向浸泡沉積，加工制件不受長(zhǎng)、大、復(fù)雜結(jié)構(gòu)限制；降低了生產(chǎn)成本，約電鍍鉻成本的50％；提高了所加工產(chǎn)品的耐蝕性、耐候性、耐沖擊性(參見附件1、2，其金屬表面催化合金處理件由德陽(yáng)市高新技術(shù)服務(wù)公司送測(cè))。本發(fā)明經(jīng)都江堰市鋼門窗廠、綿陽(yáng)川工機(jī)械廠、德陽(yáng)市特種催化合金廠三家采用，其加工的產(chǎn)品如汽車保險(xiǎn)杠、各類門把，各種電子密碼鎖、兒童車、公安用手銬及各種水閥、球閥等質(zhì)量均優(yōu)于電鍍鉻，深受用戶好評(píng)。
以下為
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一催化液配方碳酸鈉(Na2CO3)5g、磷酸鈉(Na3PO4)10g、硫酸鎳(NiSO4)15g、鹽酸(HCl)12g、乳化劑(OP)3g、醋酸鈉(CH3COONa)15g、醋酸(CH3COOH)8g、催化劑(NF-A)20g、氫氧化鈉(NaOH)5g、水(H2O)910g，各原料分別用水溶解，然后混合在一起攪拌均勻即為本催化劑溶液(總重量約為1Kg)。
加工工藝經(jīng)除表銹→水洗→除浮銹→水洗→除油→水洗→凈化→水洗→催化反應(yīng)→熱水清洗→烘干→拋光→檢驗(yàn)→包裝十四個(gè)工序完成，得到所加工約成品。其操作步驟(1)除表銹工序?qū)?lái)料加工制件表面根據(jù)產(chǎn)品自身的要求和用戶的要求在磨光輪上進(jìn)行整形，使之達(dá)到所要求的粗糙度，關(guān)鍵是制件表面不應(yīng)有劃傷，從微觀看微細(xì)劃痕應(yīng)在同一方向(這樣經(jīng)加工后的制件反光效果好)。(2)水洗工序用水清洗制件表面的雜質(zhì)，并檢查制件表面質(zhì)量，并將制件表面殘留的如石蠟或除表銹工序處理磨料進(jìn)行清理。(3)除浮銹工序?qū)⒅萍恍o(wú)法進(jìn)行拋磨處理的表面鐵銹采用化學(xué)清洗方法進(jìn)行處理，經(jīng)水洗后的制件用10—20％的鹽酸(該鹽酸濃度由表面鐵銹多少?zèng)Q定)加上0.4％緩蝕劑烏洛托品中進(jìn)行浸泡，30分鐘后即取出。(4)水洗工序經(jīng)化學(xué)清洗方法處理后殘留在制件表面的銹渣進(jìn)行水洗，將制件置水中用泡沫把銹渣徹底清洗干凈。(5)除油工序清除制件表面的油污，將制件置1％的洗衣粉水中浸泡40分鐘，溫度控制在60℃(因制件表面含蠟，所以控制溫度高)。(6)水洗工序經(jīng)除油后的制件置水中進(jìn)行清洗，使制件表面無(wú)任何油污。(7)凈化工序?qū)⒅萍脻恹}酸浸泡25分鐘，使純金屬裸露。(8)水洗工序?qū)艋蟮闹萍盟星逑锤蓛?，避免制件表面殘留余酸帶進(jìn)催化反應(yīng)工序。(9)催化反應(yīng)工序?qū)艋幚砗玫闹萍菰谏鲜龃呋芤褐?0分鐘，反應(yīng)溫度控制在75—85℃。(10)熱水清洗工序經(jīng)催化后的制件用60℃的熱水清洗。(11)烘干工序?qū)⒔?jīng)熱水清洗后的制件置烘箱內(nèi)烤干表面水。(12)拋光工序?qū)⒑娓珊蟮闹萍砻嬗脪伖廨喖犹m色拋光膏進(jìn)行拋磨，直至制件表面光潔如鏡。(13)檢驗(yàn)工序?qū)σ鸭庸さ闹萍M(jìn)行抽樣檢測(cè)，用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)厚度，用肉眼檢驗(yàn)光潔度(其光潔度可達(dá)10)。(14)包裝工序?qū)z驗(yàn)合格產(chǎn)品進(jìn)行包裝。
實(shí)施例二催化液配方(按重量百分濃度計(jì))為Na2CO30.6％、Na3PO41.1％、NiSO41.5％、HCl 1.4％、OP 0.4％、CH3COONa1.9％、CH3COOH 1.0％、NF-A 2.2％、NaOH 0.6％、H2O 88％。取Na2CO36g、NiSO415g、HCl 14g、OP 4g、CH3COONa 19g、CH3COOH 10g、NF-A 22g、NaOH 6g、H2O 880g，將各原料用H2O溶解，然后混合而成催化液(總重量1Kg)。
加工工藝經(jīng)除表銹→水洗→除浮銹→水洗→除油→水洗→凈化→水洗→催化反應(yīng)→熱水清洗→烘干→拋光→檢驗(yàn)→包裝十四個(gè)工序完成，得到所加工的成品。其除浮銹工序?qū)⒅萍?0—20％的鹽酸加0.4％緩蝕劑烏洛托品浸泡30分鐘后取出；除油工序?qū)⒅萍?％的磷酸三鈉溶液水中在常溫下浸泡40分鐘；凈化工序?qū)⒅萍脻恹}酸浸泡30分鐘；催化反應(yīng)工序?qū)⒅萍菰谏鲜龃呋芤褐?5分鐘，反應(yīng)溫度為85℃；熱水清洗工序的水溫為常溫。其它工序與實(shí)施例一相同。
實(shí)施例三催化液配方取Na2CO37g、Na3PO415g、NiSO425g、HCl20g、OP 6g、CH3COONa 25g、CH3COOH 11g、NF-A25g、NaOH 7g、H2O 859g。將各原料分別用水溶解，然后混合在一起，再加入水，使配制的催化液總重量為1Kg。
加工工藝經(jīng)除表銹→水洗→除浮銹→水洗→除油→水洗→凈化→水洗→催化反應(yīng)→熱水清洗→烘干→拋光→檢驗(yàn)→包裝十四個(gè)工序完成，得到所加工的成品。其除浮銹工序?qū)⒅萍?0％鹽酸加0.4％緩蝕劑烏洛托品浸泡30分鐘后取出；除油工序?qū)⒅萍?％的烷基磺酸鈉水中常溫下浸泡25分鐘；凈化工序?qū)⒅萍脻恹}酸浸泡35分鐘；催化反應(yīng)工序?qū)⒅萍谝陨吓浞酱呋芤褐薪?0分鐘，反應(yīng)溫度在85—98℃之間；熱水清洗工序的水溫為常溫；拋光工序所用的拋光膏為黃色拋光膏。其它工序同實(shí)施例一。
本發(fā)明加工工藝除浮銹、除油、凈化、催化反應(yīng)、熱水清洗工序外，其它與電鍍鉻工藝中對(duì)應(yīng)工序除表銹、水洗、烘干、拋光、檢驗(yàn)、包裝相同。在凈化、催化反應(yīng)工序的廢水、廢氣經(jīng)處理后由廢水管、廢氣管排放。
附件1西南工學(xué)院測(cè)試報(bào)告附件2西南工學(xué)院測(cè)試報(bào)告
權(quán)利要求
1.一種用于鎳類合金表面處理的特種合金催化液，其特征在于配方(按重量百分濃度計(jì))為Na2CO30.5—0.7％Na3PO41.0—1.5％NiSO41.5—2.5％HCl 1.2—2.0％OP 1.0—0.6％CH3COONa1.5—2.5％CH3COOH 0.8—1.1％NF-A 2.0—2.5％NaOH 0.5—0.7％H2O 85—92％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種合金催化液，其特征在于配方(按重量百分濃度計(jì))為Na2CO30.6％Na3PO41.1％NiSO41.5％HCl 1.4％OP 0.4％CH3COONa1.9％CH3COOH 1.0％NF-A 2.2％NaOH 0.6％H2O 88％。
3.一種用于鎳類合金表面處理的特種合金催化合金加工工藝，包括除表銹→水洗→除浮銹→水洗→除油→水洗→凈化→水洗→催化反應(yīng)→熱水清洗→烘干→拋光→檢驗(yàn)工序得到所加工的成品，其特征在于A.除浮銹工序是將制件表面鐵銹采用化學(xué)清洗方法進(jìn)行處理，B.除油工序是將制件置含堿性的溶液中浸泡至少20分鐘，溫度控制在20—60℃，去掉制件表面油污，C.凈化工序是將制件用濃鹽酸浸泡15—35分鐘，去掉制件表面的氧化層，D.催化反應(yīng)工序是將凈化處理合格制件置權(quán)利要求1所述的催化液中浸泡30—80分鐘，溫度控制在75—98℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特種合金催化合金加工工藝，其特征在于化學(xué)清洗方法為制件置10—20％的鹽酸加上0.4％緩蝕劑烏洛托品中浸泡30后分鐘取出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特種合金催化合金加工工藝，其特征在于堿性溶液為1％的洗衣粉水。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特種合金催化合金加工工藝，其特征在于堿性溶液為3％的磷酸三鈉溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的特種合金催化合金加工工藝，其特征在于催化反應(yīng)工序是將凈化處理合格的制件置權(quán)利要求2所述的催化液中浸泡45分鐘，溫度控制在85℃。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬表面處理用的一種特種合金催化液及其催化合金加工工藝。其催化液由碳酸鈉、磷酸鈉、硫酸鎳、醋酸、酯酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、乳化劑、催化劑及水按一定配比分別溶解后混合而成特種合金催化液。催化合金加工工藝包括除表銹、水洗、除浮銹、水洗、除油、凈化、催化反應(yīng)、熱水清洗、烘干、拋光、檢驗(yàn)等工序得所加工成品。其關(guān)鍵工序在催化反應(yīng)工序，即將凈化合格的制件置于上述催化液中浸泡30-80分鐘，溫度控制在75-98℃。它可加工鎳磷鐵合金、鎳基合金、不銹鋼合金及合金結(jié)構(gòu)鋼等制件，經(jīng)檢驗(yàn)其耐蝕性、耐候性、耐磨性等均優(yōu)。
文檔編號(hào)C23C22/00GK1124302SQ9411302
公開日1996年6月12日 申請(qǐng)日期1994年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月9日
發(fā)明者宋廣山 申請(qǐng)人:宋廣山