一種鋁合金表面仿金電鍍工藝的製作方法

2023-04-30 16:21:06

一種鋁合金表面仿金電鍍工藝的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種鋁合金表面仿金電鍍工藝，其特徵在於：包括以下步驟：除油→清洗→出光→清洗→預鍍鎳→清洗→酸性光亮鍍銅→清洗→光亮鍍鎳→清洗→活化處理→清洗→仿金鍍→鈍化→清洗→塗膜(浸漆)→烘乾→檢測。本發明的鋁合金表面仿金電鍍工藝操作簡單、鍍液無汙染，且所得鍍層結合力好色澤光亮，作為鋁合金表面裝飾性物品表面仿金使用。
【專利說明】一種鋁合金表面仿金電鍍工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及電鍍【技術領域】，特別是鋁合金表面仿金電鍍技術。
【背景技術】
[0002]仿金電鍍是一種裝飾性合金電鍍技術，首飾、工藝品、家用器具、燈具及鐘錶等飾品表面上鍍覆一層裝飾性仿金鍍層就變得光彩奪目，能夠達到與純金及其鍍層外觀色澤相同的效果，因此仿金鍍層倍受人們喜愛。仿金電鍍有氰化物電鍍和無氰電鍍兩種類型。傳統的仿金電鍍工藝是氰化物電鍍，毒性大、廢水、廢液處理困難，環境汙染嚴重，而且還會嚴重危害到操作人員的身體健康，應用受到極大限制。現有的無氰仿金電鍍主要有Cu-Zn 二元仿金電鍍和Cu-Zn-Sn三元仿金電鍍工藝，但現有工藝均存在工藝參數範圍較窄、仿金鍍層外觀色澤不理想，表面針孔較多，有麻點存在等缺點，其工藝仍有待於進一步完善和優化。
[0003]但是現有技術中對鋁合金表面的仿金電鍍工藝的報導和研究很少。

【發明內容】

[0004]針對現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種鋁合金表面仿金電鍍工藝。所述
[0005]本發明所提供的鋁合金表面仿金電鍍工藝，其特徵在於:包括以下步驟:
[0006]除油一清洗一出光一清洗一預鍍鎳一清洗一酸性光亮鍍銅一清洗一光亮鍍鎳一清洗一活化處理一清洗一仿金鍍一鈍化一清洗一塗膜(浸漆)一烘乾一檢測。
[0007]所述的除油工藝為`:稱取無水碳酸鈉15g，矽酸鈉晶體3g，磷酸鈉晶體15g於燒杯中溶解，然後加蒸餾水配成500mL溶液，將溶液加熱到60~90°C，把鍍件浸沒於除油液中3~5min後撈出。除油要徹底，否則鍍層與基體結合不牢固，會起泡。
[0008]所述的出光工藝為:量取分析純硝酸250mL，加水250mL配成約50%的硝酸溶液，室溫下，將鍍件浸泡在溶液中，直至鍍件出光為止，時間大約6~12s。
[0009]所述的預鍍鎳工藝為:稱取硫酸鎳30g，氯化氨17g，分別置於兩潔淨的燒杯中加適量蒸餾水溶解，攪拌下混合後加到渡槽中，再加蒸餾水至500mL配成溶液，然後滴加氨水或醋酸稀溶液調至pH在5.0~6.2之間，電流密度控制在0.1~0.5A/dm2，室溫下電鍍5~15min,整個過程不斷攪拌溶液。
[0010]所述的酸性鍍亮銅工藝為:稱取硫酸銅晶體100g，用蒸餾水溶解後加入1.5mL分析純硫酸(加入量為配方總量的1/10左右，目的是防止硫酸銅水解)，再加入0.5mL的30%的雙氧水攪拌4~5分鐘左右，除去過量的雙氧水，然後加入Ig活性炭攪拌3~5分鐘，靜止後過濾，攪拌下往濾液中加入剩餘量的15mL硫酸。稱取聚乙二醇0.0025g、2-巰基苯駢噻唑0.0005g、十二烷基硫酸鈉0.025g，用熱水溶解配成稀溶液，邊攪拌邊加入鍍液中，然後加0.08mL分析純鹽酸,使溶液中保持有Cl離子0.05g/L,最後加蒸懼水至500mL即可配成鍍液。室溫下將電流密度控制在2~3A/dm2，磁力攪拌器攪拌溶液，電鍍10~20min。
[0011]所述的光亮鍍鎳工藝為:稱取硫酸鎳125g，氯化鎳15g，用蒸餾水溶解後加入硼酸20g,然後加入0.3g糖精、0.2gl,4- 丁炔二醇、0.1g香豆素、0.5g十二烷基硫酸鈉用蒸懼水溶解後，不斷攪拌，緩慢加入鍍槽中，加水至500mL。將配好的鍍液恆溫至45°C -50°C，然後將洗淨的鍍件浸入鍍液中。電流密度保持在2.0A/dm2,不斷攪拌鍍液，電鍍時間為15min左右。
[0012]所述的活化處理工藝為:稱取過硫酸銨1.5g、氯化銨3g，用蒸餾水溶解後，攪拌下加入分析純鹽酸25mL，再加蒸餾水至500mL，溫度控制在35~40°C將清洗過的鍍件浸入活化液中5~15s，活化過程中最好攪拌溶液或移動鍍件使反應均勻。
[0013]所述的鈍化工藝為:鈍化的目的是使鍍件表面形成一層保護膜，使仿金層的耐腐蝕性提高。稱取重鉻酸鉀15g溶於少量去離子水，稀至500mL，用稀醋酸調pH值為3~4，液溫控制在30~40°C之間，把清洗過的鍍件放入其中鈍化15分鐘。溫度不能過低，否則鈍化作用減弱，鈍化液的PH值過低，易使仿金色發紅；pH值過高，又易使鍍層失去光澤。
[0014]所述的塗膜工藝為:用丙烯酸清漆作為塗漆料，用稀釋劑將清漆稀釋後，在相對溼度小於70%的環境下對鍍件進行浸塗約10分鐘。取出鍍件，清洗、烘乾即可。仿金鍍件經過清漆浸塗後，表面光亮晶瑩，透明度好，有增光作用。
[0015]所述的仿金電鍍採用Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液，其採用硫酸銅、硫酸鋅和硫酸亞錫作為仿金電鍍的主鹽；硫酸銅的濃度為35~50g/L，濃度較低時，仿金鍍層外觀色澤為淺黃色，濃度較高時，外觀色澤為金黃色；硫酸鋅的濃度為12~20g/L，濃度較低時，仿金鍍層外觀色澤為金紅色或金黃色(顏色偏白或偏暗)，濃度較高時，外觀色澤為金黃色；硫酸亞錫的濃度為4~8g/L，濃度較低時，仿金鍍層外觀色澤為金黃色，濃度較高時，外觀色澤變差，邊緣為黃色，中間為灰黑色；
[0016]所述的Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液中，採用焦磷酸鉀作為銅離子、鋅離子和錫離子的主絡合劑，濃度為240~280g/L ;濃度較低時，仿金鍍層外觀色澤為金紅色或金黃色(顏色偏白或偏暗)，濃度較高時，外觀色澤質量提高，為金黃色。
[0017]所述的Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液中，採用乙二胺、檸檬酸鉀、氨三乙酸作為輔助絡合劑作為銅離子、鋅離子和錫離子的輔助絡合劑；乙二胺的濃度為40~60ml/L,檸檬酸鉀的濃度為15~25g/L，氨三乙酸的濃度為20~30g/L。輔助絡合劑濃度較低時，仿金鍍層外觀色澤為金黃色，濃度較高時，外觀色澤為金紅色。其中，乙二胺對仿金鍍層外觀色澤的影響最明顯，若不添加乙二胺，無論如何調整鍍液組成及工藝參數，最好只能獲得淺黃色的外觀色澤，無法得到金黃色的仿金鍍層。
[0018]所述的Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液中，由於受空氣和水中的氧氣的氧化作用，電鍍液中的二價錫離子容易發生氧化和水解。因此，必須添加硫酸作為錫離子的防氧化劑和防水解劑，濃度為3~5ml/L。
[0019]所述的Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液電鍍時,必須保持一定的pH值範圍才能穩定生產，採用氫氧化鉀為鍍液pH值調整劑，濃度為15~25g/L時，pH值保持在8.0~10.0。pH值較低時，外觀色澤為金黃色。pH值較高時，外觀色澤為金紅色或灰黑色。
[0020]所述的Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液電鍍時，陰極電流密度為1.0~3.0A/dm2 ;電流密度較低時，銅析出量較多，仿金鍍層外觀色澤為紅色。電流密度較高時，鋅、錫析出量增大，金黃色變淡，外觀色澤 發白，也會出現邊緣燒焦。電流密度適中時，外觀色澤為金黃色。[0021]所述的Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液電鍍時，電鍍時間為60~90s。電鍍時間延長，仿金鍍層外觀色澤由金黃色向淺黃色至紅色變化。
[0022]所述的Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液電鍍時，仿金電鍍時採用機械攪拌或陰極移動，以保證電鍍液分散均勻並消除濃差極化。攪拌速度為IOOrpm或陰極移動速度為1~2m/min。
[0023]所述的Cu-Zn-Sn三元合金無氰仿金電鍍液的配製方法如下:(I)將焦磷酸鉀溶解於蒸餾水中，蒸餾水的溫度不超過40°C ； (2)將硫酸銅、硫酸鋅和硫酸亞錫分別用蒸餾水溶解；(3)將焦磷酸鉀溶液在攪拌下加入到硫酸銅、硫酸鋅和硫酸亞錫溶液中，分別形成穩定的絡合物溶液，在溶解硫酸亞錫時，必須將硫酸亞錫先添加到硫酸中，否則發生水解反應；
(4)在攪拌下，將硫酸銅、硫酸鋅和硫酸亞錫三種絡合物溶液倒入鍍槽內；(5)將氨三乙酸用少量蒸餾水調成糊狀，然後用氫氧化鉀溶液在攪拌下慢慢加入直至生成透明溶液。同時將檸檬酸鉀用蒸餾水溶解；(6)在攪拌下，將乙二胺、檸檬酸鉀和氨三乙酸溶液分別加入鍍槽，與其它絡合物溶液均勻混合；(7)調整鍍液pH值至8.0-10.0,低電流密度下電解6~8h後進行電鍍。
[0024]與現有技術相比，本發明有如下優點或積極效果:
[0025]1、電鍍液為無氰鍍液，廢水廢液處理容易，環境汙染小，對身體沒有危害；
[0026]2、鍍液配方簡單，易於控制，工藝參數範圍寬，外觀色澤好，鍍液穩定，均鍍和覆蓋力強，使用壽命長，批次生產穩定性高；
[0027]3、仿金鍍層結晶細緻，孔隙率低，與預鍍的光亮鎳層結合牢固，無起皮、脫落及剝離；
[0028]4、通過添加乙二胺和檸檬酸鉀兩種輔助絡合劑，鍍液的深鍍能力提高到80%以上，電流效率提高到82%以上，鍍態下溶液的電導率為低於0.0465 Ω/m。同時鍍層外觀色澤明顯改善；
[0029]5、仿金鍍層經鈍化後，防變色能力強。在配製的5g/L氯化鈉+6ml/L氨水+7ml/L冰乙酸的仿人工汗液中，浸泡3h仍不變色；
[0030]6、本發明的鋁合金表面仿金電鍍工藝操作簡單、鍍液無汙染，且所得鍍層結合力好色澤光亮，作為鋁合金表面裝飾性物品表面仿9K、18K或24K金使用。
【具體實施方式】
[0031]為便於理解本發明，本發明列舉實施例如下。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。
[0032]實施例一
[0033]本發明所提供的鋁合金表面仿金電鍍工藝，其特徵在於:包括以下步驟:
[0034]除油一清洗一出光一清洗一預鍍鎳一清洗一酸性光亮鍍銅一清洗一光亮鍍鎳一清洗一活化處理一清洗一仿金鍍一鈍化一清洗一塗膜(浸漆)一烘乾一檢測。
[0035]所述的除油工藝為:稱取無水碳酸鈉15g，矽酸鈉晶體3g，磷酸鈉晶體15g於燒杯中溶解，然後加蒸餾水配成500mL溶液，將溶液加熱到60~90°C，把鍍件浸沒於除油液中3~5min後撈出。
[0036]所述的出光工藝為:量取分析純硝酸250mL，加水250mL配成約50%的硝酸溶液，室溫下，將鍍件浸泡在溶液中，直至鍍件出光為止，時間大約6~12s。
[0037]所述的預鍍鎳工藝為:稱取硫酸鎳30g，氯化氨17g，分別置於兩潔淨的燒杯中加適量蒸餾水溶解，攪拌下混合後加到渡槽中，再加蒸餾水至500mL配成溶液，然後滴加氨水或醋酸稀溶液調至pH在5.0~6.2之間，電流密度控制在0.1~0.5A/dm2，室溫下電鍍5~15min,整個過程不斷攪拌溶液。
[0038]所述的酸性鍍亮銅工藝為:稱取硫酸銅晶體100g，用蒸餾水溶解後加入1.5mL分析純硫酸，再加入0.5mL的30%的雙氧水攪拌4~5分鐘左右，除去過量的雙氧水，然後加入Ig活性炭攪拌3~5分鐘，靜止後過濾，攪拌下往濾液中加入剩餘量的15mL硫酸，稱取聚乙二醇0.0025g、2-巰基苯駢噻唑0.0005g、十二烷基硫酸鈉0.025g，用熱水溶解配成稀溶液，邊攪拌邊加入鍍液中，然後加0.08mL分析純鹽酸，使溶液中保持有Cl離子0.05g/L,最後加蒸懼水至500mL即可配成鍍液。室溫下將電流密度控制在2~3A/dm2,磁力攪拌器攪拌溶液，電鍍10~20min。
[0039]所述的光亮鍍鎳工藝為:稱取硫酸鎳125g，氯化鎳15g，用蒸餾水溶解後加入硼酸20g,然後加入0.3g糖精、0.2g I, 4-丁炔二醇、0.1g香豆素、0.5g十二烷基硫酸鈉用蒸懼水溶解後，不斷攪拌，緩慢加入鍍槽中，加水至500mL，將配好的鍍液恆溫至45°C _50°C，然後將洗淨的鍍件浸入鍍液中，電流密度保持在2.0A/dm2，不斷攪拌鍍液，電鍍時間為15min左右。
[0040]所述的活化處理工藝為:稱取過硫酸銨1.5g、氯化銨3g，用蒸餾水溶解後，攪拌下加入分析純鹽酸25mL，再加蒸餾水至500mL，溫度控制在35~40°C將清洗過的鍍件浸入活化液中5~15s，活化過程中攪拌溶液或移動鍍件使反應均勻。
[0041]所述的仿金鍍工藝為:電鍍液配方為硫酸銅:50g/L ;硫酸鋅:13g/L ;硫酸亞錫:7g/L ;硫酸:5ml/L ;焦磷酸鉀:270g/L ;乙二胺:55ml/L ;檸檬酸鉀:18g/L ;氨三乙酸:25g/L ;氫氧化鉀:15g/L ;工藝條件為:pH值:8.0，溫度:室溫，陰極電流密度:2.0A/dm2,電鍍時間:60s。
[0042]所述的鈍化工藝為:鈍化的目的是使鍍件表面形成一層保護膜，使仿金層的耐腐蝕性提高。稱取重鉻酸鉀15g溶於少量去離子水，稀至500mL，用稀醋酸調pH值為3~4，液溫控制在30~40°C之間，把清洗過的鍍件放入其中鈍化15分鐘。
[0043]所述的塗膜工藝為:用丙烯酸清漆作為塗漆料，用稀釋劑將清漆稀釋後，在相對溼度小於70%的環境下對鍍件進行浸塗約10分鐘。取出鍍件，清洗、烘乾即可。
[0044]實施例二
[0045]所述的仿金鍍工藝為:電鍍液配方為硫酸銅:30g/L ;硫酸鋅:15g/L ;硫酸亞錫:6g/L ;硫酸:4ml/L ;焦磷酸鉀:250g/L ;乙二胺:50ml/L ;檸檬酸鉀:18g/L ;氨三乙酸:20g/L ;氫氧化鉀:15g/L ;工藝條件為:pH值:9.0，溫度:室溫，陰極電流密度:2.0A/dm2,電鍍時間:60s。其它的步驟同實施例一。
[0046]實施例2獲得的無氰仿金鍍層外觀為淺黃色，無結構缺陷；鍍液深鍍能力為81%，電流效率為82.8%，電導率為0.0464 Ω/m ;防變色能力強，在仿人工汗液中浸泡3h不變色；表面平整度高，孔隙率低；與光亮鎳層的界面結合牢固，無起皮、脫落及剝離；批次生產穩定性高；可以作為外觀逼真的仿9K金的裝飾性鍍層使用。
[0047]實施例三[0048]所述的仿金鍍工藝為:電鍍液配方為硫酸銅:35g/L ;硫酸鋅:12g/L ;硫酸亞錫:5g/L ;硫酸:3ml/L ;焦磷酸鉀:260g/L ;乙二胺:60ml/L ;檸檬酸鉀:18g/L ;氨三乙酸:22g/L ;氫氧化鉀:20g/L。三元合金無氰仿金電鍍液的工藝條件為:pH值:10，溫度:室溫，陰極電流密度:2.5A/dm2，電鍍時間:90s。其它的步驟同實施例一。
[0049] 申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程，但本發明並不局限於上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬【技術領域】的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範 圍之內。
【權利要求】
1.一種鋁合金表面仿金電鍍工藝，其特徵在於:包括以下步驟:除油一清洗一出光一清洗一預鍍鎳一清洗一酸性光亮鍍銅一清洗一光亮鍍鎳一清洗一活化處理一清洗一仿金鍍一鈍化一清洗一塗膜(浸漆)一烘乾一檢測。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的除油工藝為:稱取無水碳酸鈉15g，矽酸鈉晶體3g，磷酸鈉晶體15g於燒杯中溶解，然後加蒸餾水配成500mL溶液，將溶液加熱到60~90°C，把鍍件浸沒於除油液中3~5min後撈出。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的出光工藝為:量取分析純硝酸250mL，加水250mL配成約50%的硝酸溶液，室溫下，將鍍件浸泡在溶液中，直至鍍件出光為止，時間大約6~12s。
4.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的預鍍鎳工藝為:稱取硫酸鎳30g，氯化氨17g，分別置於兩潔淨的燒杯中加適量蒸餾水溶解，攪拌下混合後加到渡槽中，再加蒸餾水至500mL配成溶液，然後滴加氨水或醋酸稀溶液調至pH在5.0~6.2之間，電流密度控制在0.1~0.5A/dm2，室溫下電鍍5~15min，整個過程不斷攪拌溶液。
5.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的酸性鍍亮銅工藝為:稱取硫酸銅晶體100g,用蒸懼水溶解後加入1.5mL分析純硫酸,再加入0.5mL的30%的雙氧水攪拌4~5分鐘左右，除去過量的雙氧水，然後加入Ig活性炭攪拌3~5分鐘，靜止後過濾，攪拌下往濾液中加入剩餘量的15mL硫酸，稱取聚乙二醇0.0025g、2-巰基苯駢噻唑0.0005g、十二烷基硫酸鈉0.025g，用熱水溶解配成稀溶液，邊攪拌邊加入鍍液中，然後加0.08mL分析純鹽酸，使溶液中保持有Cl離子0.05g/L,最後加蒸餾水至500mL即可配成鍍液。室溫下將電流密度控制在2~3A/dm2，磁力攪拌器攪拌溶液，電鍍10~20min。
6.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的光亮鍍鎳工藝為:稱取硫酸鎳125g，氯化鎳15g，用蒸餾水溶解後加入硼酸20g，然後加入0.3g糖精、0.2gl，4_ 丁炔二醇、 0.1g香豆素、0.5g十二烷基硫酸鈉用蒸餾水溶解後，不斷攪拌，緩慢加入鍍槽中，加水至500mL，將配好的鍍液恆溫至45°C _50°C，然後將洗淨的鍍件浸入鍍液中，電流密度保持在2.0A/dm2，不斷攪拌鍍液，電鍍時間為15min左右。
7.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的活化處理工藝為:稱取過硫酸銨1.5g、氯化銨3g,用蒸懼水溶解後,攪拌下加入分析純鹽酸25mL,再加蒸懼水至500mL,溫度控制在35~40°C將清洗過的鍍件浸入活化液中5~15s，活化過程中攪拌溶液或移動鍍件使反應均勻。
8.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的鈍化工藝為:鈍化的目的是使鍍件表面形成一層保護膜，使仿金層的耐腐蝕性提高。稱取重鉻酸鉀15g溶於少量去離子水，稀至500mL，用稀醋酸調pH值為3~4，液溫控制在30~40°C之間，把清洗過的鍍件放入其中鈍化15分鐘。
9.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的塗膜工藝為:用丙烯酸清漆作為塗漆料，用稀釋劑將清漆稀釋後，在相對溼度小於70%的環境下對鍍件進行浸塗約10分鐘。取出鍍件，清洗、烘乾即可。
10.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於:所述的仿金鍍工藝為:電鍍液中以硫酸銅、硫酸鋅和硫酸亞錫為主鹽，以焦磷酸鉀為主絡合劑，以乙二胺、檸檬酸鉀、氨三乙酸為輔助絡合劑，以硫酸為Sn2+的防氧化劑和防水解劑，以氫氧化鉀為鍍液pH值調整劑；操作條件為:陰極電流密度為1.0-3.0A/dm2, pH為8.(Tl0.0，鍍液溫度為室溫，電鍍時間為6(T90s，陽極材料為316L不 鏽鋼，採用機械攪拌或陰極移動。
【文檔編號】C25D3/38GK103806064SQ201210444098
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】林永峰 申請人:無錫新三洲特鋼有限公司