专利名称：碱性溶液电镀黄铜工艺及其电镀溶液配方的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种金属表面电镀黄铜的工艺及其电镀溶液配方，特别是一种碱性溶液电镀黄铜工艺及其电镀溶液配方，属于电镀技术领域。
背景技术：
镁、铝合金等金属在酸性溶液中很容易腐蚀，因而选择在碱性溶液中容易提高镁、铝合金电镀的可行性。因为碱性溶液保证了镁、铝合金不受腐蚀，而且起到活化的目的。碱性溶液电镀黄铜主要原理是利用铜、锌离子在不同的配体作用下有相近的沉积电位，而表现为正常沉积过程，从而达到沉积黄铜的目的。由于镁、铝及其合金在酸性溶液中容易引起电偶腐蚀，所以选择在碱性溶液中处理。经文献检索发现，马雅琳，王云燕，秦毅红在《仿金电镀工艺的现状及发展前景》(电镀与精饰，vol.21，No.3，1999，16-19)一文中，介绍了碱性溶液中处理虽然具有溶液分散能力好，深镀能力强的优点，但是其不足之处在于处理溶液的成本较高，而且溶液的镀层不均匀，镀液的稳定性差，镀层的光亮度不高。
发明内容
本发明针对上述现有技术中的不足，提供一种碱性溶液电镀黄铜工艺及其电镀溶液配方，使其通过开发研究的新的配方和工艺，很好的利用化学试剂的化学特性而且降低了成本，提高了效率，且这种配方适合几乎所有的金属的电镀黄铜处理工艺。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明碱性溶液电镀黄铜电镀溶液组分及各组分的重量百分比为苛性碱20-40％，酒石酸盐30-40％，可溶性铜盐10-20％，可溶性锌盐5-15％，添加剂0.001-5％。
所述的苛性碱为氢氧化钾、氢氧化钠的一种，所述的酒石酸盐为酒石酸、酒石酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾钠的一种，所述的可溶性铜盐为硫酸铜、碱式碳酸铜的一种，所述的可溶性锌盐为硫酸锌、氧化锌的一种。
所述的添加剂包含胺类、表面活性剂、除杂剂三种化学试剂，其中胺类为三乙醇胺、乙醇胺、乙二胺、甘氨酸中的一种，表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种，除杂剂为柠檬酸钾、柠檬酸钠、柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸中的一种。
本发明碱性溶液电镀黄铜工艺采用上述碱性溶液电镀黄铜电镀溶液，利用配制的溶液对作为阴极的金属基体进行前处理，即除油、酸洗、碱洗、活化、浸锌，再在电镀溶液中通以电流产生电能，使经过前处理的阴极的金属基体表面沉积不同厚度的光亮致密的黄铜镀层。该电镀溶液稳定性好，均镀能力和深度能力强，所得镀层均匀性好，而且和基体结合优良。
以下对本发明工艺作进一步的说明，具体内容如下(1)首先配制电镀溶液在两个槽中各取1/3的蒸馏水，分别溶解的苛性碱和可溶性硫酸铜，然后在有苛性碱的槽中加入可溶性锌盐，在有铜盐的槽中加入酒石酸盐，等两槽中试剂全部溶解之后，将有苛性碱的槽液在快速搅拌下倒入有铜盐的槽液中，直至两者完全混合均匀，最后加入添加剂，加水至计算体积。
(2)对作为阴极的金属基体作前处理除油用含20g/LNaOH+30g/LNa2CO3的溶液彻底除油；酸洗用含100mL/LHNO3+20g/LNH4HF的溶液除去氧化物；碱洗用含30g/LNa2CO3+10g/LNaF的溶液除去残留的氧化物；活化用含100mL/LHF的溶液活化金属表面浸锌用含20g/LZnSO4+100g/LNa2P2O7浸锌处理10分钟。
(3)在溶液中通以电流产生电能在配制好的电镀液中，以黄铜或不锈钢为阳极，以经过前处理金属为阴极，阴阳面积比为1∶2，在电流密度1-10A/dm2，温度10-40℃工艺参数下处理可得到所需成分的黄铜镀层。所得镀层铜含量在20％-92％之间。
本发明具有实质性特点和显著进步，本发明采用碱性溶液，因而溶液的分散能力和深度能力均高于酸性溶液电镀黄铜，其通过开发研究的新的配方和工艺，很好的利用化学试剂的化学特性而且降低了成本，提高了效率，相对于焦磷酸盐电镀黄铜成本更低。
具体实施例方式
结合本发明配方和工艺的内容提供以下实施例本发明用来电镀黄铜合金的溶液，其分散能力和深度能力均高于酸性溶液，而且电镀成本低。
实施例1电镀溶液配方采用硫酸铜10％，氢氧化钾40％，硫酸锌15％，酒石酸钾钠30％，三乙醇胺2％，十二烷基硫酸钠0.001％，柠檬酸钾2.999％。
工艺如下首先在两个5L槽中各取1/3的蒸馏水，分别溶解的1500g氢氧化钾和300g硫酸铜，然后在有氢氧化钾的槽中加入150g硫酸锌，在有硫酸铜的槽中加入1000g酒石酸钾钠，等两槽中试剂全部溶解之后，将有氢氧化钾的槽液在快速搅拌下倒入有硫酸铜的槽液中，直至两者完全混合均匀，再加入20g三乙醇胺，30g柠檬酸钾和1g十二烷基磺酸钠，最后加水10L。然后把AZ91镁合金件在(2)所述溶液中经过除油，清水漂洗，酸洗，清水漂洗，碱洗，清水漂洗，活化，清水漂洗，浸锌处理，清水漂洗前处理。随后在配制好的电镀液中，以黄铜为阳极，以经过前处理AZ91镁合金件为阴极，阴阳面积比为1∶2，在10℃，10A/dm2的电流密度下通电处理，处理10分钟后，关闭电源，清水冲洗工件，干燥，可以得到10微米以上的光亮、致密及均匀的黄铜镀层。
实施例2电镀溶液配方采用硫酸铜20％，氢氧化钠25％，氧化锌5％，酒石酸钠40％，三乙醇胺3％，十二烷基苯磺酸钠0.01％，乙二胺四乙酸二钠1.99％。
工艺如下首先在两个10L槽中各取1/3的蒸馏水，分别溶解的2000g氢氧化钠和700g硫酸铜，然后在有氢氧化钾的槽中加入160g氧化锌，在有硫酸铜的槽中加入3000g酒石酸钾钠，等两槽中试剂全部溶解之后，将有氢氧化钾的槽液在快速搅拌下倒入有硫酸铜的槽液中，直至两者完全混合均匀，再加入40g三乙醇胺，60g柠檬酸钾和2g十二烷基硫酸钠，最后加水20L。然后把LY12铝合金件在(2)所述溶液中经过除油，清水漂洗，酸洗，清水漂洗，碱洗，清水漂洗，活化，清水漂洗，浸锌处理，清水漂洗前处理。随后在配制好的电镀液中，以不锈钢为阳极，以经过前处理LY12铝合金件为阴极，阴阳面积比为1∶2，在40℃，1A/dm2的电流密度下通电处理，处理10分钟，关闭电源，用清水冲洗工件，干燥，可以得到12微米以上的光亮、致密及均匀的黄铜镀层。
实施例3电镀溶液配方为硫酸铜12％，氢氧化钾30％，氧化锌8％，酒石酸钾钠35％，三乙醇胺2％，柠檬酸钠2.999％，十二烷基硫酸钠0.001％。
工艺如下首先在两个10L槽中各取1/3的蒸馏水，分别溶解的2000g氢氧化钾和600g硫酸铜，然后在有氢氧化钾的槽中加入160g氧化锌，在有硫酸铜的槽中加入2500g酒石酸钾钠，等两槽中试剂全部溶解之后，将有氢氧化钾的槽液在快速搅拌下倒入有硫酸铜的槽液中，直至两者完全混合均匀，再加入20g三乙醇胺，80g柠檬酸钾和2g十二烷基磺酸钠，最后加水20L。然后把不锈钢件在(2)所述溶液中经过除油，清水漂洗，酸洗，清水漂洗，碱洗，清水漂洗，活化，清水漂洗，前处理。随后在配制好的电镀液中，以不锈钢为阳极，以经过前处理不锈钢件为阴极，阴阳面积比为1∶2，在25℃，4A/dm2的电流密度下通电处理，处理10分钟后，关闭电源，用清水冲洗工件，干燥，可以得到18微米以上的光亮、致密及均匀黄铜镀层。
实施例4电镀溶液配方为硫酸铜15％，氢氧化钾35％，硫酸锌10％，酒石酸钾钠35％，三乙醇胺2％，十二烷基硫酸钠0.002％，柠檬酸钾2.998％。
工艺如下首先在两个5L槽中各取1/3的蒸馏水，分别溶解的1000g氢氧化钾和300g硫酸铜，然后在有氢氧化钾的槽中加入120g硫酸锌，在有硫酸铜的槽中加入1200g酒石酸钾钠，等两槽中试剂全部溶解之后，将有氢氧化钾的槽液在快速搅拌下倒入有硫酸铜的槽液中，直至两者完全混合均匀，再加入20g三乙醇胺，30g柠檬酸钾和2g十二烷基硫酸钠，最后加水10L。然后把AM50镁合金件在(2)所述溶液中经过除油，清水漂洗，酸洗，清水漂洗，碱洗，清水漂洗，活化，清水漂洗，浸锌处理，清水漂洗前处理。随后在配制好的电镀液中，以黄铜为阳极，以经过前处理AM50镁合金件为阴极，阴阳面积比为1∶2，在10℃，10A/dm2的电流密度下通电处理，处理10分钟后，用清水冲洗工件，干燥，可以得到8微米以上的光亮、致密及均匀的黄铜镀层。
实施例5电镀溶液配方为硫酸铜12％，氢氧化钾33％，硫酸锌18％，酒石酸钾钠32％，三乙醇胺1％，十二烷基硫酸钠0.001％，柠檬酸钾3.999％。
工艺如下首先在两个10L槽中各取1/3的蒸馏水，分别溶解的2400g氢氧化钾和700g硫酸铜，然后在有氢氧化钾的槽中加入300g硫酸锌，在有硫酸铜的槽中加入3000g酒石酸钾钠，等两槽中试剂全部溶解之后，将有氢氧化钾的槽液在快速搅拌下倒入有硫酸铜的槽液中，直至两者完全混合均匀，再加入20g三乙醇胺，80g柠檬酸钾和2g十二烷基磺酸钠，最后加水20L。然后把AZ31镁合金件在(2)所述溶液中经过除油，清水漂洗，酸洗，清水漂洗，碱洗，清水漂洗，活化，清水漂洗，浸锌处理，清水漂洗前处理。随后在配制好的电镀液中，以不锈钢为阳极，以经过前处理AZ31镁合金件为阴极，阴阳面积比为1∶2，在40℃，1A/dm2的电流密度下通电处理，处理10分钟后，用清水冲洗，干燥，可以得到8微米以上的光亮、致密及均匀的黄铜镀层。
权利要求
1.一种碱性溶液电镀黄铜工艺，其特征在于，利用配制的溶液对作为阴极的金属基体进行前处理，即除油、酸洗、碱洗、活化、浸锌，再在电镀溶液中通以电流产生电能，使经过前处理的阴极的金属基体表面沉积各种厚度的光亮致密的黄铜镀层。
2.根据权利要求1所述的碱性溶液电镀黄铜工艺，其特征是，所述的配制电镀溶液，具体如下在两个槽中各取1/3的蒸馏水，分别溶解的苛性碱和可溶性硫酸铜，然后在有苛性碱的槽中加入可溶性锌盐，在有铜盐的槽中加入酒石酸盐，等两槽中试剂全部溶解之后，将有苛性碱的槽液在搅拌下倒入有铜盐的槽液中，直至两者完全混合均匀，最后加入添加剂，加水至计算体积。
3.根据权利要求1所述的碱性溶液电镀黄铜工艺，其特征是，所述的对作为阴极的金属基体前处理，具体如下除油用含20g/LNaOH+30g/LNa2CO3的溶液彻底除油，酸洗用含100mL/LHNO3+20g/LNH4HF的溶液除去氧化物，碱洗用含30g/LNa2CO3+10g/LNaF的溶液除去残留的氧化物，活化用含100mL/LHF的溶液活化金属表面，浸锌用含20g/LZnSO4+100g/LNa2P2O7浸锌处理10分钟。
4.根据权利要求1所述的碱性溶液电镀黄铜工艺，其特征是，所述的在溶液中通以电流产生电能，具体如下在配制好的电镀液中，以黄铜或不锈钢为阳极，以经过前处理金属为阴极，阴阳面积比为1∶2，在电流密度1-10A/dm2，温度10-40℃工艺参数下处理得到黄铜镀层，所得镀层铜含量在20％-92％之间。
5.一种碱性溶液电镀黄铜工艺的电镀溶液配方，其特征在于，电镀溶液组分及各组分的重量百分比为苛性碱20-40％，酒石酸盐30-40％，可溶性铜盐10-20％，可溶性锌盐5-15％，添加剂0.001-5％。
6.根据权利要求5所述的碱性溶液电镀黄铜工艺的电镀溶液配方，其特征是，所述的苛性碱为氢氧化钾、氢氧化钠的一种。
7.根据权利要求5所述的碱性溶液电镀黄铜工艺的电镀溶液配方，其特征是，所述的酒石酸盐为酒石酸、酒石酸钾、酒石酸钠、酒石酸钾钠的一种。
8.根据权利要求5所述的碱性溶液电镀黄铜工艺的电镀溶液配方，其特征是，所述的可溶性铜盐为硫酸铜、碱式碳酸铜的一种。
9.根据权利要求5所述的碱性溶液电镀黄铜工艺的电镀溶液配方，其特征是，所述的可溶性锌盐为硫酸锌、氧化锌的一种。
10.根据权利要求5所述的碱性溶液电镀黄铜工艺的电镀溶液配方，其特征是，所述的添加剂包含胺类、表面活性剂、除杂剂三种化学试剂。
全文摘要
一种碱性溶液电镀黄铜工艺及其电镀溶液配方，属于金属表面处理技术领域。工艺如下首先配制溶液，然后对作为阴极的金属基体进行前处理，即除油、酸洗、碱洗、活化、浸锌，再在电镀溶液中通以电流产生电能，使经过前处理的阴极的金属基体表面沉积各种厚度的光亮致密的黄铜镀层。电镀溶液组分及各组分的重量百分比为苛性碱20－40％，酒石酸盐30－40％，可溶性铜盐10－20％，可溶性锌盐5－15％，添加剂0.001－5％。本发明采用碱性溶液，因而溶液的分散能力和深度能力均高于酸性溶液电镀黄铜，其通过开发研究的新的配方和工艺，很好的利用化学试剂的化学特性而且降低了成本，提高了效率，相对于焦磷酸盐电镀黄铜成本更低。
文档编号C25D3/58GK1477237SQ0314154
公开日2004年2月25日 申请日期2003年7月10日 优先权日2003年7月10日
发明者蒋永锋, 翟春泉, 郭兴伍, 曾小勤, 丁文江 申请人:上海交通大学