一種鋅合金電解剝銅劑的製作方法
2023-11-03 03:10:57
本發明涉及電鍍技術領域，具體涉及一種鋅合金電解剝銅劑。
背景技術：
在電鍍技術領域，由於電鍍工廠在實際電鍍過程中會遇到各種不確定因素 ( 如機器設備、材料、作業方法、環境、管理等 )，因此在大規模的工業化生產中，經常會出現電鍍不良品，造成大量浪費，使成本增加。為減少浪費、節省成本，通常會使用各種方法將不良品工件表面鍍層剝離掉，實現工件的回收使用。常用的剝離方法分為化學剝離和電解剝離。
目前，鋅合金基材電鍍應用比較廣泛，而由於鋅合金本身金屬材質的因素，電鍍的合格率也相對其他金屬低，所以鋅合金返電一直是大部分電鍍企業的亟需解決的問題。目前表面鍍層剝離還是以化學剝離的方式為主，將鋅合金表面的鍍層工件表面的銅、鎳等鍍層剝離掉，實現鋅合金工件表面金屬素材的回收使用。為確保剝離時其導電良好，通常採用作為硝酸、硫酸等強酸配合具有強腐蝕性的有毒強氧化劑如重鉻酸鉀等腐蝕退除鋅合金表面的鍍層。但是，利用硝酸等強腐蝕劑剝離鍍層，容易產生大量廢氣汙染空氣、引發酸雨的產生，易腐蝕工件，影響工件的回收使用。而重鉻酸鹽等更是有毒物質，對其進行無害化處理的難度大、成本高。
為滿足環境友好型安全生產的需要，進一步提高退鍍的效果和效率，急需尋找更好的鋅合金電解剝銅劑來解決上述問題。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明公開一種退鍍效果好、效率高、利於安全生產的環保型鋅合金電解剝銅劑。
本發明的目的通過以下技術方案實現：
一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：50-100份；
導電鹽：100-180份；
緩蝕劑：30-60份；
第一絡合劑：10-20份；
第二絡合劑：3-5份；
緩衝劑：15-40份；
其中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述導電鹽為焦磷酸鹽，所述緩蝕劑為咪唑鹽，所述第一絡合劑為醇類化合物，所述的第二絡合劑為醇胺鹽，所述緩衝劑為醋酸鹽。
進一步的，所述氧化劑為硝酸銨、硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鈣中的一種或幾種。
本發明選用硝酸鹽作為剝離鍍層的氧化劑，由於NO3-作為銅、鎳、鉻、錫等金屬的氧化劑，NO3-在陽極放電使鍍層金屬溶解剝離，從而達到退除上述金屬鍍層的目的。另外，可防止鋅合金基體的溶解，提高溶液導電性。含量過低時，槽電壓高，升溫快; 含量過高不起作用，允許含量範圍較寬。硝酸鹽允許含量範圍較寬，可在90-160g/L間變化。同時，由於硝酸鹽性質較穩定，毒性較低，使用時無廢氣、廢水產生，對設備無腐蝕性，選用硝酸鹽作為氧化劑用於剝離鋅合金基體上的銅鍍層，符合安全環保生產的要求，同時便於運輸、儲藏。
進一步的，所述焦磷酸鹽為焦磷酸銅、焦磷酸鈣、焦磷酸鉀、焦磷酸鈉中的一種或幾種。
採用焦磷酸鹽作為主鹽，加上配位劑及其他輔助配位劑等成分，通過控制pH值、溫度、空氣攪拌等工藝條件得到結晶細緻的光亮鍍層。由於鍍液不含氰化物，分散能力和覆蓋能力好，鍍液穩定，電流效率高，工藝範圍較寬，易於控制，因此，非常適合於工業大批量生產。提高電流密度，提高生產效率。
同時，加入的氧化劑硝酸銨能起到輔助導電鹽的作用，可擴大電流密度的上限。因為電解液中存在NO3-，則進行如下反應：
NO3-+7H2O+8e→NH4++10OH-
NO3-+10H++8e→NH4++3H2O
該反應消耗H+，從而抑制了H+的還原過程，減少了鍍件表面產生針孔。同時產生的NH4+可提供NH3，它與雙電層中的Cu2+配合，從而降低了高電流密度區Cu2+的沉積速率，避免使用大電流密度時出現局部燒焦現象，從而擴大電流密度上限，為提高電解速率提供了保障。
進一步的，所述緩蝕劑為兩性雙子咪唑啉季銨化物、十七烯基胺乙基咪唑啉季銨鹽、羧乙基兩性咪唑啉、十七烯基胺乙基咪唑啉、1-丙基-3-甲基咪唑氯鹽中的一種或幾種。
本發明選用的緩蝕劑具有極性基因，可被金屬的表面電荷吸附，在整個陽極和陰極區域形成一層單分子膜，亦可以與金屬形成絡合物，進而在表面成膜，從而阻止或減緩電化學反應的發生，抑制鋅合金基體腐蝕，是有色金屬的理想緩蝕劑。同時咪唑分子中含有長鏈取代烷基，可形成具有一定厚度的分子膜從而保證緩蝕性能，進而起到有效地阻礙氫離子接近鋅合金基體的作用。
進一步的，所述第一絡合劑為甘露醇、丙三醇、丙二醇、乙二醇、山梨醇、木糖醇中的一種或幾種。
進一步的，所述第二絡合劑為單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或幾種。
本發明採用兩種絡合劑相配合的方式，保證在退鍍過程中不產生鍍層金屬離子積累，能夠起到淨化溶液的效果，穩定退鍍速度，並且對鍍層金屬具有活化作用，可提高退鍍速度。
進一步的，所述緩衝劑為醋酸鈉、醋酸鉀、醋酸鈣、醋酸鎂中的一種或幾種。
氫離子和金屬離子在陰極上競爭還原,使得陰極附近溶液的pH高於本體溶液。當電解液的pH較低時,氫離子還原較多,電流效率降低；pH較高時,易形成氫氧化銅等沉澱而影響電解質量，即使電解液pH控制在一定的範圍內，若無緩衝劑或電流密度太大時,也會在陰極附近形成氫氧化銅等沉澱。此外，緩衝劑還能夠配合絡合劑起到降低溶液pH的作用，進一步提高反應體系pH值的穩定性。可見,緩衝劑在此過程起著非常重要的作用。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
對比傳統的硝酸加硫酸加重鉻酸鉀及適量的緩蝕劑組成的鋅合金退鍍剝銅劑，本發明採用工藝更優的電解剝離的方式，特別選用硝酸鹽作為氧化劑、咪唑鹽為緩蝕劑結合，能夠起到優於傳統工藝的退鍍效果。同時剝銅劑中不含強酸，使用時幾乎無任何有毒氣體產生，符合環保政策和安全生產的需要。
本發明特別選用硝酸鹽作為氧化劑、焦磷酸鹽作為導電鹽結合，針對鋅合金表面不良銅鍍層的快速剝離，剝離速度極快，一般膜厚只需1.5-2分鐘，剝離過程對機體無腐蝕，剝離後表面殘留的氧化膜以除膜劑浸漬後鋅合金表面光亮潔白，可行直接電鍍，極大提高了退鍍質量。
本發明工藝使用簡便，成本低，使用壽命長，是不良鋅合金電鍍件反電剝銅的最好選擇。
具體實施方式
為了便於本領域技術人員理解，下面將結合實施例對本發明作進一步詳細描述：
實施例1
本實施例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：85份；
導電鹽：150份；
緩蝕劑：45份；
第一絡合劑：16份；
第二絡合劑：4份；
緩衝劑：30份；
其中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述導電鹽為焦磷酸鹽，所述緩蝕劑為咪唑鹽，所述第一絡合劑為醇類化合物，所述的第二絡合劑為醇胺鹽，所述緩衝劑為醋酸鹽。
本實施例中，所述氧化劑為硝酸銨，所述導電鹽為焦磷酸鈣，所述緩蝕劑為1-丙基-3-甲基咪唑氯鹽，所述第一絡合劑為甘露醇，所述的第二絡合劑為三乙醇胺，所述緩衝劑為醋酸鈣。
實施例2
本實施例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：85份；
導電鹽：100份；
緩蝕劑：45份；
第一絡合劑：16份；
第二絡合劑：4份；
緩衝劑：30份；
其中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述導電鹽為焦磷酸鹽，所述緩蝕劑為咪唑鹽，所述第一絡合劑為醇類化合物，所述的第二絡合劑為醇胺鹽，所述緩衝劑為醋酸鹽。
本實施例中，所述氧化劑為硝酸銨，所述導電鹽為焦磷酸鈣，所述緩蝕劑為1-丙基-3-甲基咪唑氯鹽，所述第一絡合劑為甘露醇，所述的第二絡合劑為三乙醇胺，所述緩衝劑為醋酸鈣。
實施例3
本實施例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：85份；
導電鹽：150份；
緩蝕劑：30份；
第一絡合劑：16份；
第二絡合劑：4份；
緩衝劑：30份；
其中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述導電鹽為焦磷酸鹽，所述緩蝕劑為咪唑鹽，所述第一絡合劑為醇類化合物，所述的第二絡合劑為醇胺鹽，所述緩衝劑為醋酸鹽。
本實施例中，所述氧化劑為硝酸銨，所述導電鹽為焦磷酸鈣，所述緩蝕劑為1-丙基-3-甲基咪唑氯鹽，所述第一絡合劑為甘露醇，所述的第二絡合劑為三乙醇胺，所述緩衝劑為醋酸鈣。
實施例4
本實施例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：60份；
導電鹽：150份；
緩蝕劑：45份；
第一絡合劑：16份；
第二絡合劑：4份；
緩衝劑：30份；
其中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述導電鹽為焦磷酸鹽，所述緩蝕劑為咪唑鹽，所述第一絡合劑為醇類化合物，所述的第二絡合劑為醇胺鹽，所述緩衝劑為醋酸鹽。
本實施例中，所述氧化劑為硝酸銨，所述導電鹽為焦磷酸鉀，所述緩蝕劑為1-丙基-3-甲基咪唑氯鹽，所述第一絡合劑為甘露醇，所述的第二絡合劑為三乙醇胺，所述緩衝劑為醋酸鉀。
實施例5
本實施例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：95份；
導電鹽：160份；
緩蝕劑：50份；
第一絡合劑：18份；
第二絡合劑：5份；
緩衝劑：35份；
其中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述導電鹽為焦磷酸鹽，所述緩蝕劑為咪唑鹽，所述第一絡合劑為醇類化合物，所述的第二絡合劑為醇胺鹽，所述緩衝劑為醋酸鹽。
本實施例中，所述氧化劑為硝酸鈣，所述導電鹽為焦磷酸鈣，所述緩蝕劑為1-丙基-3-甲基咪唑氯鹽，所述第一絡合劑為山梨醇，所述的第二絡合劑為三乙醇胺，所述緩衝劑為醋酸鈣。
實施例6
本實施例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：65份；
導電鹽：110份；
緩蝕劑：40份；
第一絡合劑：16份；
第二絡合劑：4份；
緩衝劑：20份；
其中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述導電鹽為焦磷酸鹽，所述緩蝕劑為咪唑鹽，所述第一絡合劑為醇類化合物，所述的第二絡合劑為醇胺鹽，所述緩衝劑為醋酸鹽。
本實施例中，所述氧化劑為硝酸鈣，所述導電鹽為焦磷酸鈣，所述緩蝕劑為1-丙基-3-甲基咪唑氯鹽，所述第一絡合劑為甘露醇，所述的第二絡合劑為二乙醇胺，所述緩衝劑為醋酸鎂。
實施例7
本實施例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：75份；
導電鹽：140份；
緩蝕劑：45份；
第一絡合劑：15份；
第二絡合劑：4份；
緩衝劑：25份；
其中，所述氧化劑為硝酸鹽，所述導電鹽為焦磷酸鹽，所述緩蝕劑為咪唑鹽，所述第一絡合劑為醇類化合物，所述的第二絡合劑為醇胺鹽，所述緩衝劑為醋酸鹽。
本實施例中，所述氧化劑為硝酸銨，所述導電鹽為焦磷酸鈣，所述緩蝕劑為1-丙基-3-甲基咪唑氯鹽，所述第一絡合劑為甘露醇，所述的第二絡合劑為三乙醇胺，所述緩衝劑為醋酸鈣。
對比例1
本對比例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：75份；
導電鹽：140份；
緩蝕劑：45份；
第一絡合劑：15份；
第二絡合劑：4份；
緩衝劑：25份；
本對比例中，所述氧化劑為硝酸，所述導電鹽為硫酸鹽，所述緩蝕劑為多羥基醛，所述第一絡合劑為丙三醇，所述的第二絡合劑為檸檬酸鹽，所述緩衝劑為酒石酸鉀鈉。
對比例2
本對比例提供一種鋅合金電解剝銅劑，其原料按重量計包括：
氧化劑：75份；
導電鹽：140份；
緩蝕劑：45份；
第一絡合劑：15份；
第二絡合劑：4份；
緩衝劑：25份；
本對比例中，所述氧化劑為硝酸銨，所述導電鹽為焦磷酸鈣，所述緩蝕劑為多羥基醛，所述第一絡合劑為丙三醇，所述的第二絡合劑為檸檬酸鹽，所述緩衝劑為酒石酸鉀鈉。
實驗例
1000kg的鋅合金板上鍍上質量為0.5-1g的銅鍍層。採用現有技術（比如電壓6-10V、電流密度10-25A/dm3，陰極為鋅合金板），以及上述鍍層剝銅藥水對銅鍍層進行電解處理。通過計算處理前後鋼板質量的變化獲得鍍層剝離率。測試鋼板間的摩擦係數。測試電解容器底部固體沉澱物質量。以上指標測試結果均為三組平行實驗結果平均值，其結果如下表所示。
以上為本發明的其中具體實現方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些顯而易見的替換形式均屬於本發明的保護範圍。