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玻璃钢饰面技术-电镀低锡青铜工艺研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-02-23  浏览次数:869
核心提示:介绍了采用锡酸钠及碱式碳酸铜对经过一定表面处理的玻璃钢制品进行低锡青铜仿金电镀的工艺,并讨论了镀液组分及工艺参数对镀层质量的影响。

摘要:介绍了采用锡酸钠及碱式碳酸铜对经过一定表面处理的玻璃钢制品进行低锡青铜仿金电镀的工艺,并讨论了镀液组分及工艺参数对镀层质量的影响。该仿金镀层经化学着色处理,可以获得光亮平整的古铜色外观,大大丰富了玻璃钢制品的装饰效果。

关键词:玻璃钢;青铜;仿金电镀;化学着色

中图分类号:TQ153.3文献标识码:A文章编号:1005—748X(2002)08—0361-04

作者:张晓 ,王晓轩,孔义

1引言

玻璃钢学名为玻璃纤维增强树脂材料,国内采用的方法是在不饱和聚酯树脂中加入有聚合能力的乙烯和固化剂等,涂布于玻璃纤维制品上,经固化而得。该材料强度高,密度小,具有优秀的防腐性能,但制品的表面装饰较单调。

为丰富玻璃钢制品的表面效果,扩大其应用范围,本工作用柠檬酸盐一锡酸盐对经一定表面处理的玻璃钢制品进行了低锡青铜仿金电镀,并进行了化学着色处理。结果表明,该工艺方法简单易行,可获得色泽雅致的金黄色或古铜色镀层,且镀层光亮度、均匀度等外观效果良好。使玻璃钢制品的表面装饰效果更加多彩。

铜锡合金俗称青铜,而锡含量在15以下的铜锡合金称为低锡青铜,色泽范围一般为红色到金黄色[2]。低锡青铜镀层具有孔隙率小、韧性好、易抛光和耐腐蚀等优点,但其主要缺点是色泽稳定性差,在空气中易氧化变色。因此,当用于表面装饰时,通过化学着色钝化可使表面生成一种氧化膜,从而使表面性能稳定,色泽丰富。

2实验部分

2.1仪器与药品

2.1.1实验仪器

(1)76—1型玻璃恒温水浴,上海标本模型厂生产。

(2)PHS-2型酸度计,上海第二分析仪器厂生产。

(3)直流稳压电源,山东建材学院自动化系生产。

(4)ZX36型电阻箱,上海明光仪表厂生产。

(5)DT一890A31/2型数字式万用表,日本产。

(6)DDS-11A型电导率仪,天津市第二分析仪器厂生产。

2.1.2实验药品

柠檬酸(AR).氢氧化钠(AR),锡酸钠(AR),碱式碳酸铜(AR),磷酸(AR)等。

2.2实验方法

2.2.1导电玻璃钢的制作

采用191或196不饱和聚脂树脂、粗细不同的两种玻纤布各一半经手工涂布制作玻璃钢,厚度可根据要求自行确定,通过掺加超细混合导电粉末使玻璃钢表面形成导电胶衣,制成导电玻璃钢。

2.2.2玻璃钢预镀件的前处理工艺

工艺流程如下::

预镀件→500~1600水砂纸打磨→化学抛光→碱除油→浸蚀→TOS处理液处理→检验待镀

2.2.3玻璃钢预镀件的电镀过程

将经TOS溶液处理过的玻璃钢预镀件直接镀铜过渡层后镀铜锡合金,其表面效果较差,不能达到较好的装饰要求;直接镀镍过渡层后再镀铜锡合金费时较多,其表面效果也不佳,且镀层内应力过大,与基体结合力较差。加之金属镍价格较高,此法也不经济。若以镀铜过渡层+光亮镍过渡层+铜锡合金镀层顺穿电镀,可降低成本,同时也提高镀层间的结合力,因为铜底层与基体和镍过渡层的结合力较好,且镀镍层的整平效果好,采用这种顺序进行电镀,能获得较满意的表观效果和金色色调。镀铜锡合金镀层工艺规范见表1。

镀铜锡合金工艺规范

2.2.4镀液的配制

(1)称取计量的柠檬酸溶于一定量的水中,加入计量的NaOH,再将计量的碱式碳酸铜加入柠檬酸钠溶液中,待溶液清亮不产生气泡时,冷却,加入磷酸,过滤后即得铜盐溶液。

(2)另取一容器,将计量的锡酸钠溶于一定量的稀碱热溶液中(即在水中加入3~5gNaOH),完全溶解后加2ml双氧水,过滤,即得锡酸钠溶液。将冷却后的锡盐溶液在搅拌的条件下缓缓加入铜盐溶液中,然后用水补足体积,再用柠檬酸或NaOH调整pH值至9~10,通电处理即可试镀。

2.2.5镀中各组分的作用及讨论

(1)碱式碳酸铜和锡酸钠碱式碳酸铜和锡酸钠在镀液中分别提供金属离子Cu+和Sn什,它们的含量应与镀液中柠檬酸钠和氢氧化钠的含量相适应。Cu。+和Sn+的相对变化对镀层的合金成分、沉积速度均有显著影响。实验中对主盐的纯度和用量要求适当,浓度过低时,镀层缺陷增多;浓度过高时,会降低镀液的分散能力,致使镀层不均匀。为了防止镀液产生过多的Sn抖,降低主盐浓度,影响镀层外观质量,可用HzOz处理镀液,加入时稀释,搅拌。另外,因为阳极用的是纯铜电极,所以Sn¨应定期补充。

(2)柠檬酸和NaOH柠檬酸和NaOH分别为Cu+和Sn+的主络合剂,二者不仅在镀液中起络合剂的作用,同时还直接影响镀液的酸碱度。当镀液中柠檬酸浓度过大时,会导致Na。SnO。·3HzO晶体的析出,使镀液混浊,所以应适时补充柠檬酸的用量。镀液酸碱度的变化主要是靠柠檬酸和NaOH来调整;pH值过高时,增加柠檬酸的用量;反之则适当补充NaOH。因此,适当调整二者的浓度对镀层外观的影响十分重要。

(3)磷酸磷酸可帮助阳极正常溶解,防止镀液中Cu+水解。新配时一次性加入即可。

3实验结果及讨论

3.1温度对镀层质量的影响

根据电镀铜锡合金的工艺条件要求,首先探讨温度对镀层质量的影响。结果见表2。

温度对镀层质量的影响

表中结果可以看出,温度对镀层的色泽和表观质量均有影响。温度低时,镀层不能充分覆盖,电镀效果差且颜色变浅。温度过高时,铜含量增加,颜色发红,同时由于析出锡盐晶体(锡酸钠随温度的升高溶解度降低),使镀液混浊。金相显微镜观察结果可见温度过高或过低时都会使镀层缺陷增加。

3.2电流密度对镀层质量的影响

电流密度也是影响镀层质量的重要因素。表3列出了电流密度变化对镀层质量的影响。

电流密度对镀层质量的影响

根据表中实验结果,本工艺允许阴极电流密度范围为0.68~1.71A/din.在此范围内可获得金色一致的光亮镀层。随着电流密度的升高,镀层色泽逐渐变浅,说明锡含量增加,而镀层表观效果越来越差。电流密度太小,镀层沉积缓慢。从金相显微镜观察结果看,3号镀件质量最好。

3.3镀液pH值对镀层质量的影响

镀液pH值对镀层表观效果影响很大,实验结果见表4。

镀液PH值对镀层质量的影响

表中结果可以看出,pH值对镀层外观的影响主要表现在色泽方面,而对镀层表观质量影响不大。随着pH值的增大,镀层颜色由深变浅。但pH值升高,会使氢氧化铜沉淀的可能性增加。金相显微镜观察结果表明,pH值降低会使镀层结晶粗糙,缺陷增多。

3.4电镀阴、阳极面积比对镀层质量的影响

电镀中阴、阳极面积比不同,直接影响镀层的外观色泽,实验结果见表5。

阴阳极面积比对镀层质量的影响

实验结果可以看出,阴阳极面积比的变化使镀层色泽由浅变深,说明合金中锡含量减小,但镀层的表观效果均较好。同时,随着面积比的增大.析出重量也随之增加,这说明阴阳极面积比的增大能加快沉积速度。

3.5最佳电镀时间

电镀时间对镀层外观的影响见表6。

电镀时间对镀层质量的影响

电镀时间的变化对镀层色泽的影响很明显,随着时间的延长,镀层颜色变深,表观效果越来越好。从析出质量来看,时间延长,在3min时析出量增大较多,说明沉积速度加快。但3rain以后,析出量不再增加,反而有所下降,说明时间超过3rain以后部分镀层出现了脱落或溶解现象。上述实验结果表明.4min时综合效果最理想。

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