前言

仿金電鍍優(yōu)良的裝飾性受到人們的普遍喜愛(ài)。但國(guó)內(nèi)普遍采用的仿金電鍍含氰化物多,毒性大,不僅危害到工人的身體健康,而且污染環(huán)境嚴(yán)重,因此,無(wú)氰化物的仿金電鍍頗受青睞。氰化物由于有劇毒,廢水處理困難,電鍍工藝過(guò)程難控制等原因,在塑料仿金電鍍上的應(yīng)用受到了限制。本文針對(duì)仿金電鍍存在的不足,開(kāi)展無(wú)氰仿金電鍍工藝研究。采用焦磷酸鹽作絡(luò)合劑,檸檬酸鹽、氨三乙酸等作輔助絡(luò)合劑研究出一種無(wú)氰仿金電鍍工藝,所得仿金鍍層為18-22K,且色澤均勻,結(jié)合力良好,達(dá)到了預(yù)期效果。

2　工藝流程

塑料除應(yīng)力→水洗→除油→熱水洗→冷水洗→粗化→水洗→除鉻膜→水洗→敏化→漂洗→活化→漂洗→化學(xué)鍍銅→水洗→光亮鍍銅→水洗→光亮鍍鎳→水洗→鍍仿金→水洗→鈍化→水洗→干燥→封閉→干燥→檢驗(yàn)鍍前處理、化學(xué)鍍銅、光亮鍍銅、光亮鍍鎳都采用傳統(tǒng)工藝,本文不再敘述。

3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1　無(wú)氰仿金電鍍工藝規(guī)范經(jīng)過(guò)優(yōu)化篩選,確定無(wú)氰仿金電鍍工藝配方如下:

3.2　鍍液中金屬離子濃度對(duì)鍍層性能影響

由表1可知:當(dāng)銅的含量偏低時(shí),仿金層中鋅含量高,鍍層偏白;而當(dāng)銅的含量偏高時(shí),仿金層銅的顏色較深。錫的含量不可太高,否則仿金層發(fā)霧,可能是錫的氫氧化物沉淀。

3.3　添加劑對(duì)仿金電鍍層外觀的影響　　由表2可知,添加劑的微量加入導(dǎo)致仿金鍍層外觀的變化。在正確的添加范圍內(nèi),仿金層色澤為18-22K。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定添加劑的范圍為:0.002～0.006g/L。

3.4　pH值對(duì)仿金鍍層外觀的影響

由表3可知,酸值對(duì)仿金鍍層的影響較大,合適的pH值范圍可得到性能優(yōu)良的仿金鍍層。pH值低時(shí),焦磷酸鹽水解成磷酸鹽,使溶液渾濁,陽(yáng)極發(fā)生鈍化,鍍層沉積不上銅和鋅,鍍層偏紅,發(fā)灰。pH值稍高時(shí),銅易析出,而錫的析出受到影響,使得鍍層中錫含量偏低,鍍層發(fā)黃且不光亮。pH繼續(xù)升高,錫易析出,鍍層色澤黃且光亮。當(dāng)pH值高達(dá)9.2以上,銅生成堿式鹽夾雜在鍍層中,導(dǎo)致鍍層附著力差、發(fā)霧。pH值最佳范圍為8.5～9.0之間。

3.5　溫度對(duì)仿金層的影響

從表4可知,溫度低于25℃時(shí),鍍層不發(fā)黃;而高于35℃時(shí),鍍層燒焦。最佳溫度范圍28～35℃。

3.6　陰極電流密度對(duì)仿金鍍層外觀的影響

由表5可知,陰極電流密度最佳范圍在0 9～1 8A/dm2。而一般文獻(xiàn)所述的陰極電流密度為1 1～1 4A/dm2,本實(shí)驗(yàn)陰極電流密度范圍較寬。

3.7　電鍍時(shí)間對(duì)仿金鍍層色澤的影響　　由表6可知,電鍍時(shí)間對(duì)鍍層色澤影響較大,主要受Cu-Zn-Sn三種金屬沉積速度和比例的影響。時(shí)間過(guò)短,金屬離子來(lái)不及沉積,形成仿金效果不好;而時(shí)間過(guò)長(zhǎng),金屬離子沉積的比例失調(diào),造成合金成分不同而影響仿金層的顏色變化。由表6可知,最佳時(shí)間在35～50s。

3.8　攪拌對(duì)仿金鍍層的影響攪拌可以增大離子的傳質(zhì)速度,金屬離子分布均勻,減少濃差極化,使得仿金鍍層結(jié)晶細(xì)致,附著力提高,同時(shí)也可得到外觀良好的鍍層。在生產(chǎn)過(guò)程中通常采用機(jī)械攪拌或空氣攪拌等。

3.9　鈍化工藝仿金電鍍后必須經(jīng)過(guò)鈍化處理。目前采用較多的是:苯駢三氮唑鈍化和重鉻酸鉀鈍化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)重鉻酸鉀鈍化的效果不太好,鍍層偏紅。苯駢三氮唑鈍化效果較理想,工藝規(guī)范如下:BTA3g/L十二烷基硫酸鈉0.5g/LT20～25℃t10min

3.10　仿金鍍層的變色及防止仿金層大多為銅鋅、銅鋅錫、銅鋅錫鈷等不同配比組成。按中間鍍層不同可分為銅—亮鎳—黃銅、銅—半亮鎳—亮鎳—黃銅、銅—亮銅—亮鎳—黃銅等多種形式的組合。如果其中某一道工序的某一個(gè)環(huán)節(jié)處理不當(dāng),就會(huì)造成仿金層變色。仿金層變色有以下原因:①前處理不良。如除油不徹底,造成鎳層結(jié)合力差,鍍層發(fā)花等現(xiàn)象;②電鍍工藝的選擇不合理;③后處理不當(dāng)。后處理包括以下兩方面,鈍化和封閉。以苯駢三氮唑?yàn)殁g化液,得到的仿金層更為逼真。十二烷基苯磺酸鈉的加入使鈍化膜色澤均勻,加入太多,清洗困難。仿金層如果不經(jīng)有機(jī)膜封閉,在空中極易氧化變色。本工藝采用聚氨酯清漆、丙烯酸清漆進(jìn)行封閉。④清洗不徹底。清洗水質(zhì)的好壞、清洗效果都直接影響到鍍層質(zhì)量,采用苯駢三氮唑鈍化后一定要充分水洗,最后一道清洗采用去離子水洗,能提高仿金層的抗變色能力。

4　性能檢測(cè)

4.1　結(jié)合力測(cè)定刀刮實(shí)驗(yàn)和砂磨實(shí)驗(yàn)證明,鍍層與底層之間的結(jié)合力良好。

4.2　耐蝕性能測(cè)試

4.2.1　室內(nèi)外暴露試驗(yàn)將仿金電鍍件分別放在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和窗外15天,鍍件表面無(wú)銹點(diǎn),不變色。

4.2.2　耐鹽霧試驗(yàn)將鍍件用3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的中性鹽霧噴8h,停16h后,鍍件符合要求。

4.2.3　紫外光照老化性能試驗(yàn)將鍍件放置在距離紫外光燈管8.4cm處,波長(zhǎng)365nm,照射點(diǎn)溫度140℃,連續(xù)照射48h,鍍層無(wú)明顯變化。

4.3　鍍層孔隙率測(cè)定

由表7可知,仿金鍍層的孔隙率為1個(gè)/cm2,而三層仿金層為0。

5　結(jié)論

經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn),優(yōu)選出在塑料基體上獲得優(yōu)良的仿金鍍層的鍍液配方及工藝條件。鍍得的仿金層光澤度好、硬度高、耐磨性好、鍍液穩(wěn)定、易于維護(hù),是一種較為理想的仿金鍍工藝。