錫銅合金鍍層、電鍍液配方及電鍍方法
2023-05-19 15:48:41 1
專利名稱：：錫銅合金鍍層、電鍍液配方及電鍍方法
技術領域：
：本發明涉及一種電鍍的
技術領域：
，尤指一種錫銅合金鍍層、電鍍液配方及電鍍方法。
背景技術：
：許多工件(例如飾品、手錶或裝飾配件、手機等)表面均電鍍有一層裝飾鍍層，以形成光亮表面，從而起到裝飾或防護作用。早期的裝飾鍍層通常為鎳鍍層或鉻鍍層，而此種鍍層在有氧環鏡中易變色發黃，影響外觀；而且，形成上述鍍層的電鍍液中通常含有氰化物，而氰化物有毒，不利於製程作業員的健康，且不利於環保；再者，鎳常會導致皮膚過敏，因此對於經常與人體皮膚接觸的產品，例如眼鏡鏡腳、手錶、耳環、戒指、項鍊等飾品、手機機殼、手機飾品等，則不適合使用鎳鍍層。為此，目前有業者以銅錫合金鍍層作為裝飾鍍層。該銅錫合金鍍層通常為白銅錫，其雖然不含有鎳而不會導致皮膚過敏，但其電鍍層液中同樣含有氰化物或鉛等重金屬以幫助電鍍，從而不利於環保。不但如此，此種鍍層還存在下述缺點首先，上述銅錫合金鍍層的比例是銅的比例高於錫的比例，通常為銅>70%，錫<30%，其熱穩定性差，高溫後易變黃，影響外觀美感，所以在銅錫合金鍍層上需再電鍍一層面色鍍層，如錫鈷鍍層、三價鉻或貴金屬鍍層(例如釔鍍層、金鍍層、銠鍍層以及鈀銅合金鍍層)，其作用在於增加其抗蝕性及美觀性；其次，形成上述銅錫合金鍍層的電鍍液中，含有焦磷酸亞錫，其為二價錫，在電解過程中，因空氣中02的原因或電鍍中陽極氧化的原因，使二價錫轉變為四價錫，從而導致四價錫累積，使電鍍層性能差，進而令使用壽命短，鍍層表面光亮度亦會差，會發黑，產生霧面。
發明內容本發明的目的在於提供一種錫銅合金鍍層、電鍍液配方及電鍍方法，其可令鍍層的熱穩定性更好、不易變色，且更環保，還可避免皮膚鎳過敏。為實現上述目的，本發明的技術解決方案是一種錫銅合金鍍層，其以重量計包含至少55-60%的錫及40-45%的銅。一種形成所述錫銅合金鍍層的電鍍液配方，其包括20-40g/1的氯化亞錫和10-30g/1的焦磷酸銅分別做為錫和銅的主鹽；還包括250-350g/1的焦磷酸鉀做為主絡合劑，30-40g/1的鹼金屬族氯鹽或鹼土族氯鹽做為輔助絡合劑，10-30g/1的五水合氯化錫做為鍍液穩定劑，pH值控制在8.09.0;另夕卜，該電鍍液亦加入0.55ml/l的I類添加劑及0.5~3ml/l的II類添加劑；該I類添加劑為含有一(CH20CH2)n—和一(C6H4)—(OC2H5)nOH結構的聚醚化合物；而II類添加劑為含有NH2—CH2—COOH，一CO—NH—結構的化合物。所述I類添加劑為聚乙二醇、聚乙二醇烷基醇醚或烷基酚聚氧乙烯醚。所述II類添加劑為胺基酸、明膠或多肽。一種釆用上述電鍍液形成所述錫銅合金電鍍層的電鍍方法首先，於一電鍍槽中加入前述的錫銅合金電鍍液；接著，將工件浸置於該電鍍槽的電鍍液中作為陰極，同時設置陽極；最後，在陽極與陰極之間通上直流電，而形成錫銅合金鍍層的電流密度控制在0.5-2ASD,且電鍍槽內溫度控制在15-30°C。所述陽極可為活性炭板、不鏽鋼板或DSA等。所述陽極外部以PP編織帶套住。所述電鍍液當焦磷酸鉀為250、300、350g/l時，焦磷酸銅為17g/l,氯化亞錫為25g/l，五水合氯化錫為25g/l,氯化鉀為30g/l,I類添加劑為0.5ml/1,而II類添加劑為lml/1;此時，所述電鍍槽內溫度為20°C;電流密度為0.8ASD。所述電鍍液當焦磷酸鉀為250、300、350g/l時，焦磷酸銅為17g/l，氯化亞錫為30g/l，五水合氯化錫為20g/l，氯化鉀為35g/l，I類添加劑為lml/1,而II類添加劑為lml/1;此時，所述電鍍槽內溫度為25°C;電流密度為1.2ASD。所述電鍍液當焦磷酸鉀為250、300、350g/l時，焦》壽酸銅為17g/l，氯化亞錫為35g/l，五水合氯化錫為15g/l,氯化鉀為40g/1,I類添加劑為1.5ml/l,而II類添加劑為1.5ml/l;此時，所述電鍍槽內溫度為30°C;電流密度為1.6ASD。採用上述方案後，本發明具有下述優點1、由於本發明的錫銅合金電鍍液不含氰化物，不僅汙水處理成本較低廉，且可有效保障電鍍製程作業員的健康。因此，根據本發明的裝飾鍍層不僅性能可滿足消費者需求，並無任何重金屬添加、符合ROHS-WEEE的一切標準，且其製程符合環保環保意識。2、由於本發明所述裝飾鍍層的鎳釋放量小於0.05ppm，因此製成的產品可供給特殊體質對鎳過敏的消費者使用，不會有過敏之虞。3、本發明錫銅合金鍍層的抗變色能力最佳，可克服習知鈷鍍層或鎳鍍層於氧氣中易變色的缺點，因此在錫銅合金鍍層上可不必再鍍上一層色面鍍層就可達到耐久不變色的目的。4、本發明的錫銅合金鍍層抗蝕能力與韌性皆高於習知的光亮鎳鍍層，且硬度與鎳鍍層相當，因此可替代光亮鎳鍍層做為裝飾性鍍層。具體實施方式本發明所述的鍍層為錫銅合金鍍層用以形成在工件表面，該錫銅合金鍍層以重量計包含至少55-60%的錫，40-45%的銅，及1%的不可避免的雜質。而形成前述錫銅合金鍍層的電鍍液系使用氯化亞錫(20-40g/l)和焦磷酸銅(10-30g/1)分別做為錫和銅的主鹽，焦磷酸鉀(250-350g/l)做為主絡合劑，^鹹金屬族氯鹽(如氯化鉀、氯化鋰、氯化鈉等)或鹼土族氯鹽(如氯化鈹、氯化鎂、氯化鈣等)(30-40g/1)做為輔助絡合劑，五水合氯化錫(10-30g/1)做為鍍液穩定劑，pH值控制在8.0-9.0。另外，錫銅合金電鍍液亦加入I類添加劑(0.55ml/l)及II類添加劑(0.53ml/l)以得到全光亮整平性良好的鍍層，其應力及鍍層延展性亦能控制良好。I類添加劑為含有一(CH20CH2)n—或一(C6H4)—(OC2H5)。OH等結構聚醚化合物(例如聚乙二醇、聚乙二醇烷基醇醚或烷基酚聚氧乙烯醚)；而II類添加劑為含有NH2—CH2—COOH或一CO—NH—結構的化合物(例如胺基酸，明膠，多肽等)。該錫銅合金電鍍液的最大特色是其電鍍效率高於目前許多無氰錫銅合金電鍍液。此外，本發明形成前述錫銅合金鍍層的電鍍方法為首先，於一電鍍槽中加入前述的錫銅合金電鍍液，該電鍍液的成分及濃度見下表一至表三，其中輔助絡合劑以氯化鉀為佳；接著，將工件浸置於該電鍍槽的電鍍液中作為陰極，以活性炭板作為陽極，也可以不鏽鋼板或DSA(DimensonallyStableAnade氧化物塗層陽極的商業名稱)作為陽極；最後，在陽極與陰極之間通上直流電，而工件與陽極最好在距離7釐米以上以確保鍍層均勻性，所使用的電源供應器系依據工件表面積而選擇合適規格的直流電整流器，另形成錫銅合金鍍層的電流密度控制在0.5-2ASD，且電鍍槽內溫度控制在15-30°C，具體見下表一至表三，此外陽極外部必須以PP編織帶套住，以防止電粗等缺陷產生。表一銅錫合金鍍層成份/操作條件實施例1實施例2實施例3K4P207(g/L)250250250tableseeoriginaldocumentpage7表二銅錫合金鍍層tableseeoriginaldocumentpage7表三銅錫合金鍍層tableseeoriginaldocumentpage7再者，電鍍有上述錫銅合金鍍層的產品，其表面除電鍍有該鍍層外，還可包含一底鍍層設於工件與前述錫銅合金鍍層之間，用以增加工件與錫銅合金鍍層的附著力，並且增加鍍層表面光澤度。而且根據工件表面材質不同，所述的底鍍層也不同。當工件表面材質為銅合金時，則該底鍍層包含一預鍍銅以及一硫酸銅層；當工件表面材質為白鐵或不鏽鋼時，則該底鍍層為一預鍍鎳層；當工件表面為鋅或鋅合金時，則該底鍍層包含鹼性鍍銅層及焦磷酸鍍銅層；當工件為鋁、鋁合金或鎂合金時，必須對工件先施以浸鋅及化學鎳等處理；當工件為p-鈦、純鈦或鈦合金時，則該底鍍層為一預鍍鎳層或預鍍金層；當工件表面材質為非金屬，如ABS等塑料材質時，則需先形成一化學鎳層於工件表面，然後鍍上前述的錫銅合金鍍層，再電鍍顏色或烤漆。需要說明的是，當本發明錫銅合金鍍層的厚度達到2|im以上時，雖然工件材質為含鎳量高達30-40%的銅鎳或銅鐵合金或工件表面具有化學鎳層，但由於本發明的錫銅合金鍍層有良好覆蓋能力及孔隙率，以EN1811-EN12412標準測定4臬釋》文量仍可小於百萬分之0.05而可達到無鎳產品的界定標準，此種產品可供給特殊體質對鎳過敏的消費者使用，不會有過敏之虞。因此本發明極適合使用於防護裝飾性電鍍，如應用於眼鏡鏡框、手錶、耳環、戒指、項鍊等飾品、手機機殼、手機飾品或其它與臉部皮膚接觸較多的產品，以確保消費者健康。根據本發明的錫銅合金鍍層，其厚度、硬度、鎳釋放量、抗變色能力、鹽霧測試及人工汗液測試與習知鎳鍍層及銅錫合金鍍層比較結果如下表四。表四(此表資料來源工件底材為銅合金)鍍tableseeoriginaldocumentpage8由表四可知，鎳鍍層、鈷鍍層、錫銅合金鍍層的厚度皆可大於2鎳鍍層硬度為500-550HV,鈷鍍層的硬度為450-500HV,錫銅合金鍍層的石更度最大，為550-650HV;以EN1811-EN12412標準測定鎳釋放量，結果顯示，鎳鍍層的鎳釋放量遠大於0.05ppm,鈷鍍層與錫銅合金鍍層的鎳釋放量小於0.05ppm，銅錫合金鍍層的鎳釋放量大於0.05ppm;在抗變色能力方面，以鎳鍍層及鈷鍍層最差，錫銅合金鍍層抗變色能力最佳。上述錫銅合金鍍層由於可克服前述鈷鍍層或鎳鍍層於氧氣中易變色的缺點，因此在錫銅合金鍍層上可不必再鍍上一層色面鍍層就可達到耐久不變色的目的。但要做為面層且在氧氣下維持銀白色澤不氧化變色則需要塗布有機薄膜(Varnish)。此外，錫銅合金鍍層抗蝕能力與韌性皆高於習用的光亮鎳鍍層，且硬度與鎳鍍層相當，因此可替代光亮鎳鍍層做為裝飾性鍍層。雖然本發明以前述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍當以權利要求所界定的為準。權利要求1.一種錫銅合金鍍層，其特徵在於該鍍層以重量計包含至少55-60％的錫及40-45％的銅同。2、形成權利要求1所述錫銅合金鍍層的電鍍液配方，其特徵在於該電鍍液包括20-40g/l的氯化亞錫和10-30g/1的焦磷酸銅分別做為錫和銅的主鹽；還包括250-350g/1的焦磷酸鉀做為主絡合劑，30-40g/1的鹼金屬族氯鹽或鹼土族氯鹽做為輔助絡合劑，10-30g/1的五水合氯化錫做為鍍液穩定劑，pH值控制在8.09.0;另外，該電鍍液亦加入0.55ml/l的I類添加劑及0.53ml/l的II類添加劑;該I類添加劑為含有一(CH2OCH2)n—或一(C6H4)—(OC2H5)nOH結構的聚醚化合物；而11類添加劑為含有麗2—CH2—COOH或一CO—NH—結構的化合物。3、如權利要求2所述的錫銅合金電鍍液配方，其特徵在於所述I類添加劑為聚乙二醇、聚乙二醇烷基醇醚或烷基酚聚氧乙烯醚。4、如權利要求2所述的錫銅合金電鍍液配方，其特徵在於所述II類添加劑為胺基酸、明膠或多肽。5、採用權利要求2所述電鍍液形成權利要求1所述錫銅合金電鍍層的電鍍方法，其特徵在於該方法為首先，於一電鍍槽中加入前述的錫銅合金電鍍液；接著，將工件浸置於該電鍍槽的電鍍液中作為陰極，同時設置陽極；最後，在陽極與陰極之間通上直流電，而形成錫銅合金鍍層的電流密度控制在0.5-2ASD,且電鍍槽內溫度控制在15-3(TC。6、如權利要求5所述錫銅合金電鍍層的電鍍方法，其特徵在於所述陽極為活性炭板、不鏽鋼板或DSA。7、如權利要求5所述錫銅合金電鍍層的電鍍方法，其特徵在於所述陽極外部以PP編織帶套住。8、如權利要求5所述錫銅合金電鍍層的電鍍方法，其特徵在於所述電鍍液當焦磷酸鉀為250、300、350g/l時，焦磷酸銅為17g/l,氯化亞錫為25g/l，五水合氯化錫為25g/l,氯化鉀為30g/l,I類添加劑為0.5ml/1,而II類添加劑為lml/1;此時，所述電鍍槽內溫度為20°C;電流密度為0.8ASD。9、如權利要求5所述錫銅合金電鍍層的電鍍方法，其特徵在於所述電鍍液當焦磷酸鉀為250、300、350g/l時，焦磷酸銅為17g/l,氯化亞錫為30g/l，五水合氯化錫為20g/l,氯化鉀為35g/l,I類添加劑為lml/1,而II類添加劑為lml/1;此時，所述電鍍槽內溫度為25°C;電流密度為1.2ASD。10、如權利要求5所述錫銅合金電鍍層的電鍍方法，其特徵在於所述電鍍液當焦磷酸鉀為250、300、350g/l時，焦磷酸銅為17g/l,氯化亞錫為35g/1,五水合氯化錫為15g/l,氯化鉀為40g/1，I類添加劑為1.5ml/l，而II類添加劑為1.5ml/l;此時，所述電鍍槽內溫度為30°C;電流密度為1.6ASD。全文摘要本發明公開了一種錫銅合金鍍層、電鍍液配方及電鍍方法，該鍍層以重量計包含至少55-60％的錫及40-45％的銅。而其電鍍液配方則主要包括20-40g/l的氯化亞錫和10-30g/l的焦磷酸銅分別做為錫和銅的主鹽；還包括250-350g/l的焦磷酸鉀做為主絡合劑，30-40g/l的氯化鉀做為輔助絡合劑，10-30g/l的五水合氯化錫來維持鍍液的穩定性，pH值控制在8.0～9.0，還加入有0.5～5ml/l的I類添加劑及0.5～3ml/l的II類添加劑。採用上述方案可令鍍層的熱穩定性更好、不易變色，且更環保，還可避免皮膚鎳過敏。文檔編號C25D3/60GK101270492SQ20071000873公開日2008年9月24日申請日期2007年3月21日優先權日2007年3月21日發明者吳進家申請人:來明工業(廈門)有限公司