[其他]銅和銅合金表面鈍化處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86103910
• 申請日: 1986-06-02
• 公開（公告）號: CN86103910A
• 公開（公告）日: 1987-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓文安;孫雁飛;楊光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院金屬腐蝕與防護研究所
• 主分類號: C23C22/00
• 分類號: C23C22/00;C23C22/78;C23F3/06
• 代理公司: 中國科學院沈陽專利事務(wù)所
• 代理人: 閔憲智

本發(fā)明屬于金屬材料表面化學處理領(lǐng)域，適用于銅、銅鋅及多組元銅鋅合金的表面化學鈍化處理。

銅和黃銅在大氣中極易生銹，長期以來，人們普遍采用鉻酸鈍化工藝進行表面處理來提高銅和黃銅的表面抗蝕性。雖然該工藝處理后的產(chǎn)品外觀呈現(xiàn)金黃色，并具有良好的抗腐蝕性能，但是在這種工藝中鉻酸鹽或三氧化鉻用量很大，其六價鉻的總加入量高達約250克/升。據(jù)醫(yī)學資料報道，六價鉻屬于一種強致癌物質(zhì)，還可引起呼吸道潰瘍，鼻腔中隔膜穿孔，中毒性肝炎、皮炎和貧血等多種疾病，對人體健康危害很大，為此國家規(guī)定該有毒物質(zhì)的容許排放量為＜0.5mg/l，但是鉻酸廢液中含有毒物質(zhì)的濃度高于國家規(guī)定指標的50萬倍以上，即便是耗費巨額成本也難以使其得到回收。而無法回收這些有害物質(zhì)就意味著無法從根本上解決對環(huán)境的污染問題，從而也就無法避免對人體健康造成危害這一事實。為解決這一問題，曾有人采用丹寧酸加稀鉻酸處理黃銅表面，但處理后的工件色澤較差，抗大氣腐蝕能力弱，產(chǎn)品不能長期儲存和使用，而且原料缺乏，成本高昂，因此未能被人們廣泛采用。另外還有人采用硅酸鹽來處理銅和黃銅表面，雖然該工藝處理后的膜層耐蝕性好，但由于在高溫下處理工件時，故要求工件彼此不能互相接觸，以免由于工件表面粘接而影響表面膜層質(zhì)量，因此不能大批量生產(chǎn)，尤其是不能用于鐘表件和軸承件等的大批量生產(chǎn)。目前較為理想的處理方法是采用苯并三氮唑（BTA）鈍化處理銅和銅合金表面，經(jīng)處理后的表面生成一層幾十埃至幾百埃的薄膜，該膜層很薄易于擦傷，又易于在空氣中緩慢氧化為Cu（Ⅱ）BTA，導致外觀色澤逐漸變深，使外觀美感受到影響，而且抗食鹽水或氨水腐蝕能力也較低，雖然在含有NaCl的弱酸性溶液中可使膜達到5000，但該厚膜的防腐蝕性能差，色澤亦不如經(jīng)鉻酸處理的好。以上是介紹鈍化成膜工序存在的問題。除成膜工序外，拋光處理也是鈍化處理工藝中的一個關(guān)鍵工序，它直接影響著成膜后產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和防腐性能，目前人們普遍采用硝酸、硫酸和鹽酸或磷酸、醋酸和硝酸等溶液作拋光液，這些拋光液在拋光過程中會釋放出大量的NO₂和氯氣來，嚴重污染環(huán)境。有人改用過氧化氫作氧化劑，如Ericson，Harry^〔1〕等人提出采用草酸-草酸鈉-過氧化氫溶液，后來成都科技大學和重慶791廠對此液進行了改進，成功地用于黃銅和其他銅合金的表面處理^〔2-4〕。但是采用上述拋光液，拋光速度較慢，尤其是若想清除表面缺陷，需要大大延長拋光時間。此外，本領(lǐng)域的普通專業(yè)人員都習慣于鈍化處理后再用稀鉻酸溶液作最后的“封閉處理”，從而可提高抗?jié)獍彼母g性能。但是將封閉處理放在最后一道工序會使膜的均勻性變差，色澤不均勻，影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，不僅如此，由于在最后一道工序進行封閉處理，必須要在高溫下進行，因此會產(chǎn)生出一些稀鉻酸蒸汽既污染環(huán)境又有害于操作人員的身體健康。

為從根本上解決上述問題，本發(fā)明對已有的鈍化工藝進行了改進，為銅和銅合金提供了一種既不污染環(huán)境，無害于操作人員身體健康又可獲得理想薄膜的鈍化工藝。

本發(fā)明的主要特征是：1）將稀鉻酸處理由最后一道工序改為在拋光后進行，其成份與工藝條件如下：

上述“封閉處理”可根據(jù)產(chǎn)品最終性能要求決定是否采用。對于某些要求具有良好的抗氨水腐蝕能力的部件，用稀鉻酸處理后，膜層結(jié)構(gòu)為：銅（或黃銅）/氧化亞銅、三氧化二鉻/Cu（Ⅰ）BTA/PVA與氧化銅的螯形化合物。2）將草酸拋光液濃度加大一倍，拋光液的成分和拋光工藝條件如下：

與此同時，本發(fā)明還提供了一種拋光效率非常高的磷酸拋光液，其成份與工藝條件如下：

若想獲得更好的表面光潔度，可以先用磷酸液粗拋，然后再用加大濃度的草酸液細拋，從而可迅速獲得非常理想的表面光潔度。總之根據(jù)工件表面光潔度的要求不同可選用不同的溶液，也可同時采用上述兩種不同溶液。3）成膜處理時，采用苯并三氮唑和聚乙稀醇混合處理，也可先用苯并三氮唑處理后再用聚乙稀醇處理。其成份及工藝條件如下：

BTA處理

PVA處理

BTA+PVA混合處理

采用上述處理后獲得的膜層結(jié)構(gòu)為：銅或黃銅/氧化亞銅/Cu（Ⅰ）BTA/PVA與氧化銅的螯形化合物。

本發(fā)明的工序組成為：堿洗、酸洗、光亮酸洗（拋光）、稀鉻酸處理、BTA處理、PVA處理（或BTA+PVA處理）、烘干。

下面給出本發(fā)明的3個實施例：