一种在黄铜铸件表面镀铜的方法
阅读说明：本技术 一种在黄铜铸件表面镀铜的方法 (Method for plating copper on surface of brass casting ) 是由 庞美兴 曾文涛 于 2021-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种在黄铜铸件表面镀铜的方法,包括如下步骤：步骤一,除油工序；步骤二,酸洗工序；步骤三,镀铜工序,在温度为10-45℃、阳极采用无氧高导电铜、阴极电流密度为0.5-5.5A/dm2的条件下,将黄铜铸件置于含有270-330g/L焦磷酸钾、200-300ml/L铜补充剂的镀液中进行镀铜10-60min,铜补充剂包括如下浓度的组分：1.5-2.5mg/L的聚二硫二丙烷磺酸钠,40-50g/L的焦磷酸铜,1.2-1.4mg/L的2-氨基-N-环己基乙酰胺；步骤四,钝化工序。(The invention relates to a method for plating copper on the surface of a brass casting, which comprises the following steps: step one, an oil removing process; step two, an acid washing process; step three, a copper plating process, namely placing the brass casting in a plating solution containing 270-330g/L potassium pyrophosphate and 200-300ml/L copper replenisher for copper plating for 10-60min under the conditions that the temperature is 10-45 ℃, the anode adopts oxygen-free high-conductivity copper and the cathode current density is 0.5-5.5A/dm2, wherein the copper replenisher comprises the following components: 1.5-2.5mg/L sodium polydithio dipropyl sulfonate, 40-50g/L copper pyrophosphate and 1.2-1.4 mg/L2-amino-N-cyclohexyl acetamide; and step four, passivating.)
技术领域
本发明涉及表面处理
技术领域
，特别是涉及一种在黄铜铸件表面镀铜的方法。背景技术
由于黄铜铸件结构致密性较低，因此若直接在黄铜铸件的表面直接镀非铜金属层(如镀镍、镀锡、镀银、镀金等)会使得该金属镀层与黄铜铸件之间的相互附着力差，并且由于黄铜铸件内含有杂质金属离子锌，锌离子与铜离子易跃迁至金属镀层的表面，导致金属镀层的表面氧化(形成氧化铜)和硫化(形成硫化锌)。
为了解决上述技术问题，现有的技术方案是在现在黄铜铸件的表面电镀一层铜，将该镀铜层作为打底层，然后再在镀铜层的表面镀其它金属层，镀铜层以提高基体金属和表面镀层的结合力；镀铜层的致密性高，镀铜层和黄铜铸件之间的相互附着力力好，同时镀铜层能阻断黄铜铸件的铜离子和锌的跃迁。
目前，工业应用的镀铜工艺主要有氰化镀铜、酸性镀铜和焦磷酸盐镀铜。氰化镀铜应用于钢铁、锌合金等基体上作为打底镀层；硫酸盐镀铜不能在活泼性较强的基体上直接镀光亮酸铜，并且也不适用于复杂件的电镀。因此焦磷酸盐镀铜更适用于在黄铜铸件上电镀打底镀铜层，但焦磷酸盐镀铜应用于黄铜铸件存在镀液活化能力不好、镀层结合力差的技术问题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种在黄铜铸件表面镀铜的方法，采用本发明提供的方法能使得黄铜和表面镀铜层结合紧固致密，并且镀铜层致密性高。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种在黄铜铸件表面镀铜的方法，包括如下步骤：
步骤一，除油工序，包括依次进行的超声波除油工序和电解除油工序，其中，超声波除油工序为：在温度为25-45℃的条件下，将黄铜铸件置于浓度为50-110g/L的市售碱性除油剂溶液中浸渍后，进行超声波清洗5-10min，然后用水清洗黄铜铸件；电解除油工序为：在温度为25-45℃的条件下，将黄铜铸件置于浓度为50-110g/L的市售碱性电解除油剂溶液中进行电解除油5-10min，电流密度为2-10A/dm2，然后用水清洗黄铜铸件；
步骤二，酸洗工序，在温度为25-45℃的条件下，将黄铜铸件置于浓度为90-150ml/L的硫酸溶液中浸渍1-2min，然后用水清洗黄铜铸件，该步骤可以去除黄铜铸件表面残留的碱性除油剂，同时可以对黄铜铸件表面进行活化，从而提高镀铜层和黄铜铸件的结合力；
步骤三，镀铜工序，在温度为10-45℃、阳极采用无氧高导电铜、阴极电流密度为0.5-5.5A/dm2的条件下，将黄铜铸件置于含有270-330g/L焦磷酸钾、200-300ml/L铜补充剂的镀液中进行镀铜10-60min，然后用水清洗黄铜铸件；
步骤四，钝化工序，在温度为10-45℃的条件下，将黄铜铸件置于浓度为20-30ml/L的市售铜保护剂的溶液中浸渍1-3min，然后用水清洗黄铜铸件，再在温度为50-80℃的条件下进行烘干。
其中，在步骤三中，铜补充剂包括如下浓度的组分：1.5-2.5mg/L的聚二硫二丙烷磺酸钠，40-50g/L的焦磷酸铜，1.2-1.4mg/L的2-氨基-N-环己基乙酰胺。
其中，步骤三中的电镀铜的沉积速度为：1ASD的沉积速率约0.1微米/分钟。
相比于现有技术，本发明的技术方案至少存在以下有益效果：
1.本发明提供的电镀铜的镀液中，焦磷酸钾作为络合剂，铜补充剂中的焦磷酸铜的作用是供给铜离子，焦磷酸铜和焦磷酸钾作用生成络盐焦磷酸铜钾。焦磷酸钾除了与铜生成络盐外，还有一部分游离焦磷酸钾，它可以使络盐稳定并可提高镀液均镀能力和深镀能力。铜补充剂中聚二硫二丙烷磺酸钠起到整平剂的作用，2-氨基-N-环己基乙酰胺起到光亮剂的作用，聚二硫二丙烷磺酸钠和2-氨基-N-环己基乙酰胺均能在阴极吸附，聚二硫二丙烷磺酸钠单独使用时，不能显著增加阴极极化，但和2-氨基-N-环己基乙酰胺一起使用时，由于聚二硫二丙烷磺酸钠和2-氨基-N-环己基乙酰胺的协同作用，增加铜电沉积的过电位，阻化了铜的电沉积，阴极极化增加，因而可以获得致密的镀铜层。
2.本发明提供的电镀铜的镀液，由于聚二硫二丙烷磺酸钠和2-氨基-N-环己基乙酰胺的协同作用，扩大了阴极电流密度范围，提高了镀铜层和黄铜铸件的结合力。
3.通过前处理工序(包括除油工序和酸洗工序)和镀铜工序的结合能得到致密结合性好的镀铜层，该镀铜层具有良好的导电性能，由于增加了钝化工序，还可使黄铜铸件表面的镀铜层能长期保持。
附图说明
附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为不同镀液的阴极极化曲线。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种在黄铜铸件表面镀铜的方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，除油工序，包括依次进行的超声波除油工序和电解除油工序，其中，超声波除油工序为：在温度为25-45℃的条件下，将黄铜铸件置于浓度为50-110g/L的市售碱性除油剂溶液中浸渍后，进行超声波清洗5-10min，然后用水清洗黄铜铸件；电解除油工序为：在温度为25-45℃的条件下，将黄铜铸件置于浓度为50-110g/L的市售碱性除油剂溶液中进行电解除油5-10min，电流密度为2-10A/dm2，然后用水清洗黄铜铸件；
步骤二，酸洗工序，在温度为25-45℃的条件下，将黄铜铸件置于浓度为90-150ml/L的硫酸溶液中浸渍1-2min，然后用水清洗黄铜铸件，该步骤可以去除黄铜铸件表面残留的碱性除油剂，同时可以对黄铜铸件表面进行活化，从而提高镀铜层和黄铜铸件的结合力；
步骤三，镀铜工序，在温度为10-45℃、阳极采用无氧高导电铜、阴极电流密度为0.5-5.5A/dm2的条件下，将黄铜铸件置于含有270-330g/L焦磷酸钾、200-300ml/L铜补充剂(铜补充剂包括如下浓度的组分：1.5-2.5mg/L的聚二硫二丙烷磺酸钠，40-50g/L的焦磷酸铜，1.2-1.4mg/L的2-氨基-N-环己基乙酰胺)的镀液中进行镀铜10-60min，然后用水清洗黄铜铸件；
步骤四，钝化工序，在温度为10-45℃的条件下，将黄铜铸件置于浓度为20-30ml/L的市售铜保护剂的溶液中浸渍1-3min，然后用水清洗黄铜铸件，再在温度为50-80℃的条件下进行烘干。
采用本实施例提供的一种在黄铜铸件表面镀铜的方法，镀铜层和黄铜铸件结合紧固致密，并具有良好的耐腐蚀性。
对比例1
对比例1的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：所述的铜补充剂包括如下浓度的组分：1.5-2.5mg/L的聚二硫二丙烷磺酸钠，40-50g/L的焦磷酸铜。
对比例2
对比例2的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：所述的铜补充剂包括如下浓度的组分：40-50g/L的焦磷酸铜，1.2-1.4mg/L的2-氨基-N-环己基乙酰胺。
对比例3
对比例2的具体实施方式同实施例1，不同之处在于：所述的铜补充剂包括如下浓度的组分：40-50g/L的焦磷酸铜。
对实施例1、对比实施例1-3中的电镀铜的镀液分别进行线性电位扫描得到阴极极化曲线。采用实施例1、对比实施例1-3提供的方法分别在相同规格大小的黄铜铸件上电镀相同厚度的金属铜层，然后对电镀铜层后的黄铜铸件进行盐雾试验。
1.线性电位扫描
线性电位扫描使用玻碳电极，线性电位扫描的扫描速率为1m V/s，结果如图1所示。对比实施例3的镀液(对应图1中的曲线a)的析出电位和对比实施例1的镀液(对应图1中的曲线b)的析出电位差不多，对比例2的镀液(对应图1中的曲线c)由于加入2-氨基-N-环己基乙酰胺因此析出电位负移明显，而实施例1的镀液(对应图1中的曲线d)由于具有当聚二硫二丙烷磺酸钠和2-氨基-N-环己基乙酰胺因此析出电位负移最大，产生的过电位最大。2-氨基-N-环己基乙酰胺能够吸附在阴极表面而形成紧密的吸附层，阻化铜配离子的放电过程或表面扩散，铜配离子放电还原反应速度变慢，导致析出电位负移明显；聚二硫二丙烷磺酸钠单独作用时，在电极表面的吸附作用不强，对析出电位的影响不明显；当聚二硫二丙烷磺酸钠和2-氨基-N-环己基乙酰胺一起加入镀液时，由于二者的协同作用，在电极表面形成一层更加致密的吸附层，析出电位负移最明显。聚二硫二丙烷磺酸钠和2-氨基-N-环己基乙酰胺对铜电沉积的影响大于二者单独对铜电沉积的影响，而不是它们的简单相加。
2.盐雾试验
盐雾试验条件：温度35℃、PH值7.0并且浓度为5％的氯化钠溶液、时间48小时。48小时后检测样品表面的腐蚀状况。盐雾试验结果如表1所示。
表1盐雾试验结果
组别
48h盐雾性能测试结果
实施例1
无腐蚀现象
对比实施例1
少量腐蚀现象
对比实施例2
较多腐蚀现象
对比实施例3
较多腐蚀现象
结果显示采用本实施例提供的一种在黄铜铸件表面镀铜的方法，镀铜层具有良好的耐腐蚀性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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