钢铁件仿金化学镀工艺研究

钢铁件化学镀仿金工艺研究

摘要采用化学镀镍与化学浸镀仿金工艺结合，研究成功了一种新的钢铁件化学

镀仿工艺，探讨了化学镀仿金液中主要成分硫酸铜、硫酸亚锡、络合剂、稳定剂等及工艺条件温度、施镀时间对仿金层质量的影响。研究确定的工艺规范如下：5-8g/L CuSO4，6-8g/L SnSO4，10-20g/L 配合剂，10-20ML/L H2SO4，5-10mL/L稳定剂，温度：15-35℃，时间：3-5分钟，所形成的仿金色泽均匀，达20-24K，装饰效果好，且工艺操作简单，镀液无毒，对环境污染小，属于环保绿色工艺技术，因而具有广阔的应用前景。

关键词钢铁件化学镀仿金化学镀镍性能检测

1 前言

金色以其华贵、庄重典雅的装饰效果，深受人们的喜爱。目前在金属制品上获得金色表面装饰层的方法很多，主要方法有真空镀膜法、彩色电泳法、纯金电镀法、浸渍镀仿金法、仿金电镀法。综合考虑设备投资和生产成本等多方面的因素，仿金电镀法成本低且镀层可接近纯金镀层的装饰效果，得到了广泛的应用。仿金电镀技术主要是一种合金电镀，将铜以及其他金属以一定的比例电沉积在基体表面，而呈现金的色泽，比较成熟的工艺是氰化仿金电镀，具有镀液稳定，镀层色泽控制容易，外观装饰性好等特点，但镀液有剧毒，对环境污染严重、有鉴于此，无氰电镀仿金成为电镀工作者研究的热点。近年来发展起来的仿金电镀技术有：焦磷酸盐体系、柠檬酸盐体系、酒石酸盐体系和HEDP体系，且得到了一定的应用。要得到装饰效果好，仿金色泽纯正的仿金层，仍需在钢铁件予镀氰化铜+镀光亮铜+光亮镍的基础上电镀仿金，其工艺流程较为复杂，影响仿金色泽的因素多，导致工艺操作繁琐，仿金色泽难以控制，重现性不太理想。鉴于上述原因，在总结仿金电镀成功经验，经过研究探索，采用直接化学镀捏与化学镀仿金工艺结合，获得了装饰效果好，达到20-24K，色泽典雅纯正，且工艺操作简单，对环境污染小，具有广阔的应用前景。

2 实验部分

2.1 工艺流程的选择

目前获得仿金装饰层的方法电镀法和浸渍镀法。其工艺流程为：化学除油→热水洗→流水洗→酸洗除锈→两次流水洗→电解除油→热水洗→活化→流水洗→预镀铜或预镀镍→回收→流水洗→电镀光亮铜→流水洗→除膜→流水洗→活化→流水洗→电镀光亮镍→回收→流水洗→电镀仿金（浸渍镀仿金）→回收→流水洗→钝化处理→流水洗→热去离子水洗→干燥→浸封闭清漆→烘干→检验→成品。采用了电镀铜、镍后获得仿金层，需要电源设备，工艺操作较为复杂，影响仿金层质量的工序多，导致工艺维护管理难度大，容易出现质量事故。

针对此情况，在综合分析获得仿金层工艺方法利弊的基础上，经过反复研究与探索，采用化学镀镍层与化学镀仿层直接结合的方法，获得了装饰效果良好的仿金层。其工艺流程为：化学除油→热水洗→流水洗→酸洗除锈→两次流水洗→电解除油→热水洗→流水洗→活化→流水洗→化学镀镍→回收洗→流水洗→化学镀仿金→两次流水洗→钝化→流水洗→热去离子水洗→干燥→浸清漆→烘干→检测。

2.2 化学镀镍工艺规范

A 剂： 100mL/L

B剂： 100mL/L

去离子水：余量

PH值： 4.5-4.8

使用温度：85-95℃

施镀时间：20-40min

2.3 钝化工艺规范

苯肼三氮唑： 3-5g/L

磺基水杨酸：0.5-1g/L

表面活性剂适量

PH值： 2.5-3.5

温度： 50-60℃

时间： 3-5min

3 结果与讨论

3.1 化学镀仿金基础配方及工艺条件的确定

在查阅文献资料的基础上，经过优化筛选试验验证，确定化学镀仿金基础配方及工艺条件如下：

SnSO

4

7g/L

CuSO

4•5H

2

O 6g/L

配合剂10g/L

H

2SO

4

15mL/L

稳定剂XT-08 8mL/L

温度： 20-40℃

时间： 5min

3.2 主要成分的作用及影响

3.2.1 硫酸亚锡的影响

硫酸亚锡是化学镀仿金的主盐，其含量对镀层的影响极大。硫酸亚锡含量对仿金层色泽的影响如表1

4

高，镀层中锡沉积量增加，镀层变白。

3.2.2 硫酸铜的影响

硫酸铜是化学镀仿金的主盐，铜在镍层上沉积速度较快，其浓度的控制相当重要，CuSO

4

含量对镀层的质量的影响见下表2.

表2 CuSO

4

含量的影响

，仿金色泽浅，发白：过高，仿金色泽深，发红，影响装饰效果。

3.2.3 络合剂的影响

用金属铁置换铜比置换锡快得多，因此在简单Cu2+、Sn2+盐混合溶液中难以获得色泽理想的仿金层，只有当Cu2+的置换反应受到一定的限制或Sn2+的置换反应受到适当的促进时，才能获得含铜量较低的金色仿金层。经过反复试验，选择两种有机羧酸作为配合剂，能较好地调节Cu2+、Sn2+的置换速度，获得理想的仿金色泽。其含量对仿金镀层质量影响如表3。

3.2.4 硫酸的影响

硫酸的作用是为铜和锡置换反应提供酸性环境，同时也能抑制镀液Sn2+的水解，保持镀液稳定。硫酸浓度对镀层质量的影响如表4。

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3.2.5 稳定剂的影响

由于镀液Sn2+很不稳定，容易氧化成Sn4+,且Sn4+极易水解产生沉淀，造成锡的置换困难，导致镀层色泽呈铜色，为了阻止或延缓酸性镀液Sn2+的氧化，提高镀液的稳定性，必须添加有效的稳定剂，根据酸性电镀锡的经验，一般选用含有酚羟基、羟基、羧基的有机化合物（如肼、对苯二酚、甲醛、甲基苯酚、抗坏血酸等）和一些无机化合物（五氧化二钒、钴盐、铈盐及稀土化合物等），单独使用不理想，采用组合稳定剂，使其产生协同效应，可获得满意的效果。根据化学镀仿金液的特点，我们选择多种有机物和无机物复配一种高效复合稳定剂XT-08，加入酸性化学镀仿金液中可形成比Sn2+氧化能力更强的物Rx，它优先与

+Rx→Or，从而减缓或抑制Sn2+溶于溶液中的氧发生反应，形成氧化产物Or；O

2

的氧化；另外，XT-08稳定剂具有较强的还原性，可将部分Sn4+还原成Sn2+，即