鍍鎳的選擇與電鍍代鎳工藝的開發(fā)

鍍鎳的選擇與電鍍代鎳工藝的開發(fā)

1代鎳層的選擇由于其良好的裝飾耐護性，金屬涂層廣泛應(yīng)用于裝飾保護。隨著生活質(zhì)量的提高和對人體致病因的深入研究,鍍鎳已在裝飾性電鍍的許多領(lǐng)域中被廢棄和淘汰。據(jù)報道,歐盟于2000年7月停止進口和生產(chǎn)含鎳飾件,2001年7月后禁止商品化。許多首飾、眼鏡、鈕扣、玩具、箱包件等都不能鍍鎳,均需其他鍍層來替代。而代鎳層必須符合下列要求:(1)需有類似鎳層一樣的耐蝕能力;(2)具有接近鎳的光亮度;(3)代鎳層做面層,需極強的防變色能力和相當?shù)挠捕?(4)代鎳層應(yīng)可以連續(xù)電鍍,并能鍍厚鍍層(10μm),掛鍍可以鍍1～50min,滾鍍可以鍍20～240min;(5)能有效地阻止底層金屬擴散到貴金屬表面(如金),貴金屬鍍層擴散至底層,從而防止面層的貴金屬褪色和變色;(6)成本適中。鑒于上述要求,相對而言,白銅錫即Cu-Sn-X三元合金鍍層為優(yōu)先的選擇。如同鍍鎳需要光亮劑一樣,鍍?nèi)辖鸶枰M合光亮劑,從而得到理想的鍍層。根據(jù)多年生產(chǎn)實踐,白銅錫三元合金組合光亮劑的研制已有重大的突破,已能滿足代鎳要求。2cu-sn和cu-sn-x三元化合物的性能2.1步電鍍的過程廣東二十多年前,開發(fā)了以Sn2+為錫來源的滾鍍Cu-Sn合金工藝。槽液成份及工藝條件:該工藝分二步電鍍,第一步在低錫的基礎(chǔ)槽液中滾鍍50～60min,第二步在高錫槽液中滾鍍3～4min,工件變白后,立即取出水洗。實際生產(chǎn)中,該工藝電流效率低,工作環(huán)境惡劣,操作困難,而且光亮度差,色澤黃,易變色,耐蝕性差,只能靠價廉的優(yōu)勢代替鍍鎳,用于一些低檔的小五金件上。2.2鍍鎳、拋鉻在三四十年前鎳緊缺時,上海開發(fā)了一種低錫青銅代鎳工藝。顏色為紅色,略有光澤,主要用于掛鍍代鎳,機械拋光后套鉻。鍍液配方及工藝條件:該工藝不難控制,但存在四價錫還原問題,而且光澤、整平、成本根本不能與現(xiàn)在的光亮酸銅相比,故現(xiàn)應(yīng)用不多。2.3其他銅的二元和三元合金(1)n-zn三元合金目前在溫州地區(qū)有用脈沖電鍍Cu-Sn-Zn三元合金達22K金色來代金;廣東去年也有電鍍Cu-Sn合金中添加稀土添加劑來代金,已有廠家試用。(2)錫的cu-sn鍍層香港一些電鍍添加劑公司為了在首飾電鍍中代鎳,推出高錫的Cu-Sn合金。但該鍍層脆無光澤,故只能閃鍍(幾十秒),時間一長就發(fā)霧,甚至分層。由于鍍層薄(1μm以下),根本不能阻止貴賤金屬之間的擴散。3鳳陽cu-sn-x3金屬3.1白銅錫鍍層掛鍍(1)滾鍍工件必須滾光除油,基體越光亮越好;(2)銅及銅合金可以直接鍍白銅錫;(3)貴金屬電鍍前的白銅錫鍍層需2μm以上,即掛鍍4～5min;(4)為追求鴛鴦色效果而進行的振光機振光,布輪掃光,滾筒水涮色處理都必須要求白銅錫有相當?shù)暮穸?。滾鍍需鍍90～120min,掛鍍視情況鍍10～50min;(5)掛鍍工件通常噴硬漆,120～130°C烘干,0.5h以上。3.2調(diào)整鍍液比例,確定含量(1)不加X鹽和626組合光劑,無論如何調(diào)整銅錫比例,最佳效果只能得到部分面積紅中帶黃的無光澤試片。(2)加入X鹽后,經(jīng)調(diào)整鍍液比例,效果最好的試片為部分金黃色有少許光澤的試片。(3)加入626組合光亮劑,工藝調(diào)整立即變得簡單。鍍液配方及工藝條件:根據(jù)生產(chǎn)實踐,滾鍍和掛鍍最佳效果所需的配方有所不同。陰極電流1A做赫爾槽實驗,試片從高區(qū)到低區(qū)以100%為單位,掛鍍時高區(qū)10%白中帶微黃,其余光亮潔白;滾鍍時高區(qū)35%白中帶淡黃,其它區(qū)域光亮潔白。滾鍍時銅含量取上限;掛鍍時錫含量取上限。3.3錫鍍層質(zhì)量分數(shù)經(jīng)10萬倍率電子顯微鏡觀察,白銅錫鍍層的質(zhì)量分數(shù)分別為:Cu50%～65%,Sn30%～45%,X4%～8%,其它1%～2%。3.4精密表面處理3.4.1金屬鹽(1)CuCN主要成份,少則鍍層整平不足;多則色澤偏黃。當鍍液中Sn4+多時,加CuCN可適當抑制Sn4+的析出。(2)sn4+主要成份,少則光澤偏黃;多則鍍層會變棕黑色,有脆性。當鍍液中Cu+多時,加Sn4+可適當抑制Cu+的析出。(3)x鹽必要成份,無則鍍層色澤不白,光亮不足;多則(8g/L以上),鍍層遇高溫(100°C以上)烘烤易變色。3.4.2復(fù)合制劑(1)游離cn-Cu+的絡(luò)合劑,必需保證一定的游離量,游離量與Cu+成一定比例。游離CN-是除626光亮劑以外控制鍍液中Cu+析出過多的重要手段。如無KCN也可選用氰化鈉,但導(dǎo)電性略差。(2)保證含量測定Sn4+的絡(luò)合劑,不可用NaOH。必須保證一定含量,且與Sn4+成一定比例;KOH是除626組合光亮劑以外,控制鍍液中Sn4+析出多少的重要手段。(3)kec3導(dǎo)電鹽,只用于新開缸。3.4.3第62個光明劑組合(1)過多地層控制sn4+的含量增光增白,既可抑制Cu+過量析出,也可在鍍液中Sn4+含量過多時控制Sn4+的析出。只需很小含量就能大大提高鍍層整平和光亮度。過量10倍才會出現(xiàn)不良效果。(2)u+和sn4+X鹽的主絡(luò)合劑,并能輔助絡(luò)合Cu+和Sn4+。它的加入使X鹽穩(wěn)定于鍍液中并均勻析出。協(xié)同光亮劑增光增白,擴大電流和溫度的操作范圍。(3)鍍層的滲透性由于Cu-Sn-X三元合金中Sn4+的沉積速率偏低,深鍍能力有限,鍍液中過高的Sn4+又會帶來高電流區(qū)鍍層脆性。所以需要一些在強堿性電解液中有很強滲透性的表面活性劑,而且這種表面活性劑應(yīng)有很多且直徑小的泡沫。這樣既能起到深鍍劑的作用,又能降低鍍層界面的表面張力,濕潤劑消耗量為5～15mL/kA·h。3.5電鍍廠和白銅錫的生產(chǎn)使用626白銅錫工藝的電鍍廠自配槽液,只需購入626組合光亮劑一套和少量626補充劑(含X鹽)即可,開缸成本降至最低。但市場上銷售的白銅錫電鍍藥水,往往賣到廠家的是開缸原液,連氰化鉀都由供應(yīng)商兌水賣到廠家,這是一種極危險和嚴重違法犯罪行為,同時又增加了電鍍廠的生產(chǎn)成本。626白銅錫組合光亮劑、錫鹽、626白銅錫補充劑都沒有氰化物等劇毒性物質(zhì),運輸使用都十分安全。626白銅錫光亮劑消耗量為40～60mL/kA·h;626白銅錫絡(luò)合劑消耗量為5～8mL/kA·h;626白銅錫濕潤劑消耗量為5～15mL/kA·h。筆者的一個客戶有1000L半自動滾鍍白銅錫生產(chǎn)線兩條,每條線有六個全浸式滾桶,專門滾鍍鈕扣、皮帶類五金出口件,日產(chǎn)3～5噸,月產(chǎn)80～120噸。只用白銅錫光亮劑10～12升/日,300升/月;白銅錫絡(luò)合劑0.5～1升/日,1桶/月;白銅錫濕潤劑1～2升/日,1桶/月。筆者的一個掛鍍客戶有一個1500L的旋轉(zhuǎn)陰極定時手動電鍍槽,每天能電鍍10000～12000個各種款式的皮帶扣,626白銅錫光亮劑每日只消耗2～3L,絡(luò)合劑和濕潤劑用量極少。3