專利名稱：一種無氰堿性鍍銅光亮劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電鍍領(lǐng)域，尤其涉及一種無氰堿性鍍銅光亮劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
電鍍銅層具有良好的延展性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，易于拋光，而且與鐵及其它金屬親和力強(qiáng)、結(jié)合力好，因此銅鍍層可作為預(yù)鍍層或多層電鍍的底層，節(jié)約大量的鎳及其它貴重金屬而被廣泛地用于機(jī)械、電子、航空航天、兵器、汽車、船舶等工業(yè)領(lǐng)域。由于當(dāng)前的無氰電鍍銅技術(shù)工藝還不成熟，存在著與鐵基體及其它金屬鍍層結(jié)合力差，電流密度范圍窄、電流效率不高、鍍層不光亮等問題。故目前仍存在大量的采用劇毒的氰化物電鍍銅工藝，造成了對(duì)環(huán)境、水源、土壤的嚴(yán)重污染；且對(duì)人體健康極為有害。為此，國(guó)家早已頒布了法規(guī)，下令除特殊尖端國(guó)防技術(shù)以外，全面禁止使用氰化物電鍍而改為無氰電鍍工藝。
目前，已研究開發(fā)的無氰堿性鍍銅工藝主要有焦磷酸(鹽)體系、檸檬酸(鹽)體系、酒石酸(鹽)體系、檸檬酸(鹽)一酒石酸(鹽)體系、多聚磷酸鹽(HEDP)體系、乙二胺體系等。這些堿性的鍍銅工藝都存在有鍍液不穩(wěn)定、易渾濁、抗雜質(zhì)能力弱、在鋼鐵基體上銅易被置換析出致使鍍銅層與基體間結(jié)合力差等問題。最明顯的是鍍液的性能和鍍層的性能還不能達(dá)到采用氰化物鍍銅所獲得的效果。而光亮劑的選擇往往直接影響到鍍液的性能和鍍層的性能。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的在于提供一種無氰堿性鍍銅光亮劑及其制備方法，其鍍液的性能和鍍層的性能均能達(dá)到采用氰化物鍍銅所獲得的效果。本發(fā)明的一種無氰堿性鍍銅光亮劑，所述光亮劑含有煙酸、吲哚醋酸、聚二氨基脲與乙氧基-2-炔醇醚。進(jìn)一步地，所述聚二氨基脲吲哚醋酸乙氧基-2-炔醇醚煙酸=5:3:25:0. 5 (質(zhì)量比)。所述光亮劑用于無氰堿性鍍銅溶液中，所述無氰堿性鍍銅溶液包括銅鹽，主堿，銅鹽配位劑，所述銅鹽配位劑包括主配位劑及輔助配位劑。所述主配位劑為檸檬酸，所述輔助配位劑為丁二酰亞胺。所述溶液還包括硼酸。 所述溶液還包括酒石酸鉀鈉。所述溶液還包括葫蘆脲。所述光亮劑的濃度為8 20ml/L ;用于所述溶液，其包括如下組分與含量組分含量
五水硫酸銅25 ~ 30g/L
檸檬酸75~90g/L
丁二酰亞胺5~10g/L
四水酒石酸鉀鈉2 ~ 5 g/L
硼酸25~30g/L
氫氧化鉀90~120g/L
葫蘆脲O. Ol ~ O. 05mg/L所述溶液的pH值為9. 0-11。本發(fā)明的一種無氰堿性鍍銅光亮劑的制備方法，包括如下步驟步驟1:在以容積為1000毫升的容器中，置入25克聚二氨基脲、15克吲哚醋酸、125克乙氧基-2-炔醇醚，加入500 600毫升蒸餾水或去離子水，攪拌、溶解；步驟2 :在另一容積為250毫升的容器中，置入100 150毫升蒸餾水、5 10克KOH ;待氫氧化鉀溶解完后，趁熱加入2. 5克煙酸；攪拌至煙酸完全溶解后，加入到上述步驟I的溶液中；然后補(bǔ)入蒸餾水至1000毫升，攪拌均勻。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1、鍍上的銅層與基體結(jié)合力好；2、鍍液的性能和鍍層的性能均能達(dá)到采用氰化物鍍銅所獲得的效果；3、在T=45°C 55°C，0. 2 3. 5A/dm2范圍內(nèi)，均可得到結(jié)晶細(xì)致、光亮、柔和的銅鍍層，基本無須拋光，即可在其上再套鎳、鉻或鎳鉻層；4、陰極電流效率可達(dá)到70 85% ；5、使用Φ IOX 100 mm管內(nèi)插片且與陽(yáng)極平行電鍍法測(cè)試，深鍍能力可達(dá)100%。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選的無氰堿性鍍銅光亮劑、制備方法、工藝進(jìn)行詳細(xì)的介紹，但不是對(duì)本發(fā)明的限定，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容所作的一些非本質(zhì)的改進(jìn)與調(diào)整，也視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。先對(duì)本發(fā)明的無氰堿性鍍銅光亮劑的組分進(jìn)行詳細(xì)的闡述與選擇。1、在堿性光亮鍍銅溶液中，以二價(jià)銅鹽(硫酸銅)、氫氧化鉀為主要成分。但硫酸銅是不能直接加到氫氧化鉀液中，會(huì)迅速產(chǎn)生沉淀，故需先將銅鹽與配位劑進(jìn)行配位后再加入到堿性液中。能與銅進(jìn)行配位的配位劑有很多，如檸檬酸及其鹽、酒石酸及其鹽、乙二胺四乙酸及其鹽、多聚磷酸鹽等。雖然它們與銅的配位能力均有一定的能力，但存在的問題是加入到堿性液中后因其配位能力并不理想而極易被鋼鐵工件化學(xué)置換出銅，進(jìn)而引起銅鍍層與基體結(jié)合力差、易脫皮等問題，失去了鍍銅層對(duì)工件的保護(hù)意義。故本發(fā)明除選擇了檸檬酸(同等配位能力下，價(jià)格比其鹽低)作為主配位劑，又選擇了丁二酰亞胺為輔助配位齊U。丁二酰亞胺(俗稱琥珀酰亞胺)，在我國(guó)上世紀(jì)七十年代的電鍍研究中，曾用于無氰鍍銀工藝的配位劑；但至今并未見到用于無氰堿性光亮鍍銅的研究及生產(chǎn)的報(bào)道及專利公布。本發(fā)明的采用“檸檬酸一丁二酰亞胺”作為主-輔配位劑。這樣的配伍，使得銅鹽在氫氧化鉀液中更穩(wěn)定，配好的鍍銅液在長(zhǎng)期的生產(chǎn)過程中穩(wěn)定、不產(chǎn)生渾濁和沉淀，而且對(duì)Fe2+、Fe2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+、Cr3+等金屬雜質(zhì)的污染也有良好地容忍性。2、主堿采用氫氧化鉀，經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究表明用氫氧化鉀比用氫氧化鈉效果更好，表現(xiàn)在鍍層應(yīng)力小，結(jié)晶較之更細(xì)致，鍍液的分散性也更優(yōu)越。這樣的差異可能是因?yàn)殁c、鉀的原子外圍電子構(gòu)型不同(Na: 3s 1，K: 4sI)。故在本發(fā)明的體系中盡可能不用或少用Na+。3、眾所周知，在鍍鎳溶液中，使用H3BO3這一物質(zhì)，其作用是因在電極/溶液界面，溶液的PH值極易升高，加入H3BO3后可以起緩沖作用，穩(wěn)定鍍鎳液的pH值在3. 8-4. 5之間。而在本發(fā)明的無氰堿性光亮鍍銅液中，用了較高濃度的氫氧化鉀，溶液的本體PH值達(dá)到9以上，屬于堿性了，無須用H3BO3作緩沖劑。但研究的結(jié)果卻明顯地證實(shí)，加入H3BO3后，鍍銅層的光亮范圍可拓寬、光亮度可提高。H3BO3可以作為鍍液的補(bǔ)強(qiáng)劑。例如，鍍液中未含有H3BO3時(shí)，一般光亮電流密度范圍僅為O. 5 3. OA/dm2之間；而加入了 25 30g/L H3BO3后，一般光亮電流密度范圍可變?yōu)镺.1 3. 5A/dm2之間(最佳為O. 2 3. 5A/dm2);當(dāng)其含量> 30g/L時(shí)，鍍層的光亮電流密度范圍并沒有再有顯著地改變；故H3BO3含量確定為25 30g/L最佳。4、在鍍銅過程進(jìn)行中，使用的是純銅陽(yáng)極板。但陽(yáng)極電流密度大時(shí)，易鈍化，溶液中會(huì)產(chǎn)生銅粉；陽(yáng)極電流密度小時(shí)，又可能溶解較快，致使溶液中銅離子濃度上升太快。這兩種情況均對(duì)獲得理想的光亮銅鍍層極為不利。本發(fā)明采用酒石酸鉀鈉可以解決這兩種情況，即可避免了陽(yáng)極鈍化現(xiàn)象，又可抑制了銅的過快溶解，維持了溶液中銅離子、配位劑之間的平衡，保證了鍍液的長(zhǎng)期穩(wěn)定。5、盡管在堿性的氫氧化鉀溶液中使用了配位劑一梓檬酸、輔助配位劑一丁二酰亞胺，但在鋼鐵工件上直接鍍銅，其結(jié)合力還是稍遜于氰化物溶液中鍍銅。為此在本發(fā)明的無氰堿性光亮鍍銅液中，還使用了一種可有效地阻滯鋼在鐵件上置換銅的表面活性物質(zhì)一葫蘆脲簡(jiǎn)稱(CB) n，其分子結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1.一種無氰堿性鍍銅光亮劑，其特征在于所述光亮劑含有煙酸、吲哚醋酸、聚二氨基脲與乙氧基-2-炔醇醚。
2.如權(quán)利要求1所述的一種無氰堿性鍍銅光亮劑，其特征在于所述聚二氨基脲吲哚醋酸乙氧基-2-炔醇醚煙酸=5:3:25:0. 5 (質(zhì)量比)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種無氰堿性鍍銅光亮劑，其特征在于所述光亮劑用于無氰堿性鍍銅溶液中，所述無氰堿性鍍銅溶液包括銅鹽，主堿，銅鹽配位劑，所述銅鹽配位劑包括主配位劑及輔助配位劑。
4.如權(quán)利要求3所述的一種無氰堿性鍍銅光亮劑，其特征在于所述主配位劑為檸檬酸，所述輔助配位劑為丁二酰亞胺。
5.如權(quán)利要求4所述的一種無氰堿性鍍銅光亮劑，其特征在于所述溶液還包括硼酸。
6.如權(quán)利要求5所述的一種無氰堿性鍍銅光亮劑，其特征在于所述溶液還包括酒石酸鉀鈉。
7.如權(quán)利要求6所述的一種無氰堿性鍍銅光亮劑，其特征在于所述溶液還包括葫蘆脲。
8.如權(quán)利要求7所述的一種無氰堿性鍍銅光亮劑，其特征在于所述光亮劑的濃度為 8 20ml/L ;用于所述溶液，其包括如下組分與含量組分含量五水硫酸銅25 ~ 30g/L檸檬酸75~90g/L丁二酰亞胺5~10g/L四水酒石酸鉀鈉2~5 g/L硼酸25~30g/L氫氧化鉀90~120g/L葫蘆脲O. 01 ~ O. 05mg/L所述溶液的pH值為9. 0-11。
9.權(quán)利要求1-8任一所述的一種無氰堿性鍍銅光亮劑的制備方法，其特征在于所述光亮劑通過如下方法制備步驟1:在一容積為1000毫升的容器中，置入25克聚二氨基脲、15克吲哚醋酸、125克乙氧基-2-炔醇醚，加入500 600毫升蒸餾水或去離子水，攪拌、溶解；步驟2 :在另一容積為250毫升的容器中，置入100 150毫升蒸餾水、5 10克KOH ； 待氫氧化鉀溶解完后，趁熱加入2. 5克煙酸；攪拌至煙酸完全溶解后，加入到上述步驟I的溶液中；然后補(bǔ)入蒸餾水至1000毫升，攪拌均勻。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種無氰堿性鍍銅光亮劑及其制備方法，屬于電鍍領(lǐng)域。本發(fā)明的光亮劑含有煙酸、吲哚醋酸、聚二氨基脲與乙氧基-2-炔醇醚。通過以下方法制備在一容器中，置入聚二氨基脲、吲哚醋酸、乙氧基-2-炔醇醚，加入毫升蒸餾水或去離子水，攪拌溶解后；在另一容器中，置入蒸餾水、KOH；待氫氧化鉀溶解完后，趁熱加入煙酸；攪拌至煙酸完全溶解后，加入到上一容器溶液中，補(bǔ)蒸餾水至所需溶液體積，攪拌均勻。本發(fā)明的添加劑配合基礎(chǔ)鍍液可以使鍍液的性能和鍍層的性能均能達(dá)到采用氰化物鍍銅所獲得的效果。
文檔編號(hào)C25D3/38GK103014788SQ201210590550
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者胡哲, 左正忠, 楊娟, 宋文超, 付遠(yuǎn)波 申請(qǐng)人:武漢吉和昌化工科技有限公司, 湖北吉和昌化工科技有限公司