铜及铜合金光亮酸洗及钝化工艺

1998年3月电镀与环保第18卷第2期(总第100期)·25·铜及铜合金光亮酸洗及钝化郑永峰(洛阳市062信箱,471003)铜及铜合金光亮酸洗及钝化常常是提高其面质量的重要加工手段,本文就此作一介绍,旨在与行家进行交流。1光亮酸洗及钝化应考虑的因素1.1铜及铜合金元素含t及特性工业上应用的铜及铜合金是指紫铜、黄铜、青铜和白铜,紫铜含铜量在99.95%以上,比重8.9,具有优良的导电、导热性能,质软,可塑性好,易加工成型制品和零件,但其机械性能较差,防护、抗蚀性能低,因此常在其中加人其它元素冶炼成合金。黄铜是应用最广的铜一锌合金,根据含锌量多少有H62、H68、H70、H80等牌号。如果其中加人铅成铅黄铜HPb。含Zn26%一28%、A12%一3%的黄铜为铸铝黄铜,黄铜机械性能、抗蚀性能都优于纯铜,质硬,常用来制造板材、管材及线材、弹壳等。青铜含锡22%、铜78%,如锡青铜中加0.02%一0.36%磷成磷青铜,锡青铜质硬,机械性能好,化学性质极稳定,抗蚀性好,因此常用于耐磨及淡水、海水条件下使用的制品。青铜种类较多,如含被Lg%一2.2%、镍0.2%一0.5%的被青铜导电、导热、弹性好、无磁性,是制造高变性载荷弹性元件的良好材料。白铜是含铜78.5%一80.5%、镍10%一30%的铜镍合金,在高温条件下具有更高的耐蚀性能,在医疗器械、精密机械、化工零件、电工制品上应用很广泛。LZ表面状态表面状态常与加工方法有关,常温条件下加工成型的铜制品表面仅有一层极薄氧化亚铜Cu20保护膜,在湿度较大、含C02的大气中,表面会附着一层绿色碱式碳酸铜CuZ(OH)ZCO3,经热加工,铜制品表面有一层较厚黑皮Cuo及CuS等,合金表面有一层比较复杂的氧化物,如Cuo、Cu20、Zno、Sno、Beo、Nio、A1203、PbO等,如热加工前未经除油,还会有油渍烧结物,这些氧化物及烧结物组织致密,与基体附着牢固,是酸蚀不当造成过腐蚀、麻点以致报废的重要原因。L3漫蚀剂的选择铜及铜合金光亮酸洗的浸蚀剂主要有HZSO东HF、HN03、HCI、H202、K2Cr207、NaZCr207等。氢氟酸仅用在铸造铜合金的浸蚀,以除去表面夹杂的5102。对于尺寸精度要求较高的薄壁零件,常在含Cr03及K:Cr207的稀HZSO;溶液中浸蚀。2铜及铜合金传统的光亮漫蚀及钝化2.1预漫蚀附着薄氧化皮的铜及铜合金在光亮浸蚀之前都要在1:IHCI中预浸蚀。附着较厚氧化皮的要在10%一15%HZSO;,80一90℃下预浸蚀,使工件表面处于活化状态。2.2光亮漫蚀预浸蚀之后进行光亮浸蚀,以除去工件表面薄层氧化膜及浸蚀时产生残渣,使工件表面光泽度得到提高。现介绍几个铜及铜合金光亮浸蚀的配方及工艺条件。(1)铜及黄铜光亮浸蚀HZSO;(浓),ml/L400一500HN03(浓),ml/L400一500HCI(浓),ml/L4一6界℃<45右min0.5一2或在下列溶液中光亮浸蚀HN0s(浓),ml/L120一170H:50;(浓),ml/L600一800HCI(浓),ml/L4一6T室温t,510一30酸洗要点是控制各种酸浓度比,使合金中各组分在酸中溶解比符合各元素在合金中含量比。一般铜的溶解速度与HNO3含量成正比。锌溶解则与盐酸含量成正比。如HCI不足或HNO3过量,表面上锌含量高,呈淡黄色;当HCI过多或HNO3不足,锌溶解过t,脱锌就会产生棕褐色斑点,因此HCI或Nacl要少t补充。(2)锡青铜及锡磷青铜光亮浸蚀H2504(浓),ml/L650一850HN03(浓),ml/L250一350NaCI,g/L4一6界oC25一35也55一10·26·Mar.1998EleetroPlating&PollutionControlVol.18N0.2(3)被青铜光亮浸蚀对于未经热处理的被青铜可按一般黄铜光亮浸蚀进行。经退火、淬火热处理过的被青铜表面黑皮及烧结斑,可在松动氧化皮及浸蚀之后进行光亮浸蚀。松动氧化皮NaOH,g/L350一400NaN02,g/L100一150T,oC90一100t,min20一30浸蚀H2504(浓),ml/L150HCI(浓),ml/L550硫脉,g/L0.5一1T室温t至无黑皮光亮浸蚀可按黄铜光亮浸蚀配方进行。(4)白铜光亮浸蚀HNOs(浓),ml/L’300HZSO;(浓),ml/L300H20,ml/L300界oC25一35右55一10(5)铜合金铸件光亮浸蚀HN03(浓),ml/L750NaCI,g/L20HF,ml/L100T室温t,mins一10(6)薄壁铜及铜合金光亮浸蚀对于尺寸精度要求高的薄壁铜及铜合金,通常在含有重铬酸钾或硫酸铁的氧化性溶液中进行,此时低价氧化物被氧化成CuO,促进其表面均匀溶解,表面有薄钝化膜可在HCI或HN03中去除。典型配方如下:HZSO4,ml/L100KZCrZO7,g/L50T室温右53一10或在下列溶液中光亮浸蚀H2504,ml/L100FeZ(504)s,g/L100界oC40一50右53一102.3钝化铜及铜合金钝化有利于去除零件表面浮渣,使表面在较长时间内保持光亮。应用较普通的高铬钝化配方及工艺条件如下:KZCr20,(或NaZCr207),g/L100一150HZSO‘,g/L2.5一4NaCI,g/LS一6T室温右56一10(黄铜)10一15(磷青铜)5一8(紫铜)6一8(被青铜)3铜及铜合金低污染光亮酸洗及钝化传统应用的HNOs、HZSO‘、HCI及K:Cr:07酸洗钝化工艺中酸浓度大,Cr6十含量高,有大量NOx气体及Cr6十排放,常常使环境造成严重污染。国内低污染的酸洗钝化工艺的应用,在很大程度上使污染大大降低,现介绍如下。3.1光亮酸洗工艺(1)铜及铜合金H250oH202化学抛光H2504,g/L160一180CHsCH20H,ml/L50一70H202,ml/L140一160CHsC00H,ml/L30一40界oC20一45t,530一60本配方适用于黄铜、被青铜、锡磷青铜的化学抛光,加人醇类及有机酸有利于提高HZOZ的稳定性。由于不含HNO3及铬酸盐,因此污染小。(2)对NOx有抑制作用的光亮酸洗HZSO;,ml/L500H20,g/L500一600NH‘Nos,g/L100一200CO(NHZ)2,,g/L30一50CuS04·5H206~12NaCI0.5一1界oC10一50t,55‘20本配方中加人尿素,把酸洗过程中生成的NO、NO:还原为氮,从而减少了NOx对空气污染及对操作人员的危害。(3)低HN03含量的光亮酸洗H2504(d=1.82),ml/L400一500HN0a(d=1.42),ml/L40~60CO(NHZ)2(农用),g/L40一60明胶(食用),g/Ll一2聚乙二醇,(M>6000)1一2表面活性剂适量界oC25一351998年3月电镀与环保第18卷第2期(总第100期)·27·吮520一30本配方中由于HNO3含量低,可多次返洗,使制品光亮度进一步提高,且不产生花斑、流痕。3.2钝化工艺(1)超低铬钝化Croa,g/L0.8一1.3NaCI,mg/LZ一4界,C40一50t,520~30(2)低铬钝化Croa,g/L15HZSO‘,g/L15HN03,ml/L150T室温t,510一15(3)苯骄三氮哇钝化苯骄三氮哇,g/L5一8乙醉,ml/L40一60润湿剂,ml/L0.1一0.5T,,C50一60t,min3~4本配方利用苯骄三氮哇特有级蚀作用,对铜制品钝化处理效果很好,钝化后最好用温蒸馏水洗,并在50一60℃下烘干。(4)具有抛光作用钝化液铜及铜合金经去油及10%H舀O‘、1%硫脉溶液浸蚀后,在下列具有抛光作用的钝化液中处理。草酸,g/L40一50苛性钠,g/L15一20苯骄三氮哇,g/L0.2一0.5双氧水,ml/L60一100PH3一4t,,C25一35t,minl~3为了使表面抗蚀性能进一步提高,可在苯骄三氮哇钝化液中进行第二次钝化。今考文献【l]唐义江.减少氮氧化物NOx对空气的污染.防腐包装,1983;(4).12】陶遵光,曲士贤.黄铜光亮酸洗、超低格钝化研究.表面技术,1992:(3).[3]五机部长江电工厂.国务院环保办技术资料汇编,198L(收稿日期19971008).铝阳极叙化.铝阳极化膜防粉热封闭工艺AProeessonHotPreventingPowderSealingofAluminiumAnodizedFilm李春梅谷宁(河北师范大学化学系,050016)安桂花(石家庄华北机械厂)摘要THX,工业合成洗涤剂和FBHI表面活性剂为铭阳极化去离子水封闭白色氧化膜的防粉剂。生产实践证明:THxl工业合成洗涤剂作为防粉剂更为实用。防粉效果好、使用寿命长、成本低。关扭词铝封闭防粉剂AbstraetSynthetiedetergentTHXIandsurfaetantFBHiareseleetedasPowderPreventingagentforwhiteanodizedAIfilmsealedbydeionizedwater.ProduetionPraetieeshowsthatsynthetiedetergentTHXi15morePraetiealinpowderpreventingwithgoodeffeet,longservieelifeandloweost.KeywordsAluminiumSealingPowderpreventingagent1前言目前,国内外铝材生产中使用的封闭工艺发展较快,如低温氟系法的应用等。但传统的热水法以其无污染的优点一直被广泛使用。川表面技术发达的日本也仍多采用热水法。然而热水法容易泛白箱。许多企业为了提高铝材的耐蚀性,用去离子水代替自来水封闭,泛霜问题更突出。白藉对膜层的耐蚀性影响较小,但直接影响外观和涂漆件漆层与基材的结合力。一般解决的是:(1)人工擦拭;(2)无机酸中浸洗;(3)封闭