一种铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处理方法

摘要

本发明公开了一种铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处理方法，该酸洗剂包括以下质量百分比的组分：硫酸21.5％～44.0％、植酸2.5％～15.5％、硝酸钠2.5％～10％、分散剂0.5％～2.0％，余量为水。本发明的环保酸洗剂，清洁环保，溶液不挥发，在清洗过程中不产生酸雾，低污染，能够为前处理过程创造一个清洁的环境；对铜及铜合金的清洗质量高，同时保护零部件不易发生过腐蚀现象；实现了高压开关大量使用的多种铜、类铜及铜合金镀银前处理清洗，改善了作业环境，保护员工健康；在清洗过程中可反复使用，且使用周期相对于传统的酸洗液延长了2～3倍，极大的降低了清洗成本，综合效益显著，适合推广应用。

说明书

技术领域

本发明属于铜及铜合金清洗技术领域，具体涉及一种铜及铜合金环保酸洗剂，同时还 涉及一种铜及铜合金镀银前处理方法。

背景技术

高压开关大电流产品导电零部件大量采用铜及铜合金，如紫铜、黄铜与青铜合金，为 了提高铜及铜合金的导电性能，零部件通断电流位置一般均采用镀银处理，镀银层质量的 好坏对开关的导电性能至关重要。为了满足镀银层的质量要求，镀银前处理一般要彻底清 洗零部件表面的残留油污与氧化皮，以提高零部件镀银层与基体的结合力，现有技术中， 前处理工艺过程为：除油+水洗+盐酸洗+水洗+混酸洗(H₂SO₄+HNO₃)+水洗。盐酸洗与 混酸洗所用酸液均属强腐蚀性与强挥发性溶液，造成了生产环境的严重污染，危害了员工 健康。

随着全球范围内人们对环境保护意识、健康意识的逐步提高，高危害电镀溶液生产逐 渐受到了世界各个国家的普遍关注。环保电镀与清洁生产成为大多数国家努力追求的目 标，世界各国都相继出台了有关清洁生产的规定，我国也推出了一系列相关的法律法规， 要逐步淘汰高污染、高危害的电镀生产技术，铜及铜合金镀银前传统的清洗工艺就属于高 污染的落后工艺技术。

目前市场上已经出现环保酸洗工艺技术，但高压开关大电流产品用铜及铜合金类零部 件材质种类繁多，零部件结构复杂，表面氧化程度不同，各类环保酸洗技术清洗效果不佳， 不能满足大规模实际生产的需要，所以传统的“盐酸”与“混酸洗(H₂SO₄+HNO₃)”前处 理工艺技术应用仍旧比较普遍。因此，亟待开发新型环保酸洗技术替代传统的前处理技术， 保证铜及铜合金镀银前处理酸洗质量，实现前处理技术的逐步提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜及铜合金环保酸洗剂，解决现有铜及铜合金镀银前处理清 洗剂清洗效果不佳、所用酸液环境污染严重的问题。

本发明的第二个目的是提供一种铜及铜合金镀银前处理方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种铜及铜合金环保酸洗剂，包括 以下质量百分比的组分：硫酸21.5％～44.0％、植酸(环己六醇六磷酸脂)2.5％～15.5％、 硝酸钠2.5％～10％、分散剂0.5％～2.0％，余量为水。

所述分散剂包含以下质量百分比的组分：十二烷基硫酸钠30％、单十二烷基磷酸酯钾 30％、羧乙基硫代丁二酸20％、聚乙二醇20％。

所述聚乙二醇为聚乙二醇200。

所述硫酸为质量浓度为98％的硫酸。

一种铜及铜合金镀银前处理方法，依次对铜或铜合金进行除油处理、一次水洗、环保 酸洗、二次水洗处理；所述环保酸洗使用的环保酸洗剂包括以下质量百分比的组分：硫酸 21..5％～44.0％、植酸(环己六醇六磷酸脂)2.5％～15.5％、硝酸钠2.5％～10％、分散剂 0.5％～2.0％，余量为水。

所述分散剂包含以下质量百分比的组分：十二烷基硫酸钠30％、单十二烷基磷酸酯钾 30％、羧乙基硫代丁二酸20％、聚乙二醇20％。

所述聚乙二醇为聚乙二醇200。

所述硫酸为质量浓度为98％的硫酸。

所述除油处理所用的除油剂包括以下浓度的组分：NaOH 8～12g/L、Na₂CO₃50～ 60g/L、Na₃PO₄·12H₂O 50～60g/L、Na₂SiO₃5～10g/L，余量为水。

所述除油处理中，除油剂的温度为60～70℃，除油处理时间为3～5min。

所述一次水洗的时间为30～70s。一次水洗的温度为室温。

所述环保酸洗的时间为30～60s。环保酸洗的温度为室温。

所述二次水洗的时间为30～70s。二次水洗的温度为室温。

所述环保酸洗过程中，环保酸洗剂浸没铜和/或铜合金；当铜和/或铜合金不能被浸没 时，直接补加环保酸洗剂。保证环保酸洗过程中，环保酸洗剂始终浸没铜和/或铜合金。当 环保酸洗剂损耗时，直接补加即可，更换过程不需要整体排出，保证了生产的持续进行。

本发明的铜及铜合金环保酸洗剂中，溶液中添加适量的硫酸主要保证能够清洗除去零 部件表面的氧化皮，且合适的硫酸浓度可以降低反应速度，保证零部件不会产生过腐蚀现 象；植酸(环己六醇六磷酸脂)主要是缓蚀作用，在铜及铜合金清洗中，植酸可以有效防 止其发生过腐蚀；硝酸钠为光亮剂，可以保证酸洗之后，铜合金具备一个光亮的外表状态； 分散剂则可以将溶液分散到比较复杂零部件的所有位置，清洗除去其表面的油污与氧化 皮。

本发明的铜及铜合金环保酸洗剂，包括硫酸、植酸、硝酸钠、分散剂和水，该酸洗剂 清洁环保，溶液不挥发，在清洗过程中不产生酸雾，低污染，能够为前处理过程创造一个 清洁的环境，保证生产车间的环保清洁，保证工人的身体健康；该酸洗剂对铜及铜合金的 清洗质量高，对紫铜、黄铜与青铜零部件清洗质量合格率达到了100％，同时保护零部件 不易发生过腐蚀现象；该酸洗剂实现了高压开关大量使用的多种铜、类铜及铜合金镀银前 处理清洗，改善了作业环境，保护员工健康，是一种环境友好的清洗剂；该酸洗液在清洗 过程中可反复使用，且使用周期相对于传统的酸洗液延长了2～3倍，极大的降低了清洗 成本，综合效益显著，适合推广应用。

本发明的铜及铜合金镀银前处理方法，依次对铜或铜合金进行除油处理、一次水洗、 环保酸洗、二次水洗处理，环保酸洗所用酸洗剂含有强酸硫酸、缓蚀剂植酸、光亮剂硝酸 钠、与分散剂，故环保酸洗步骤直接替代传统前处理中的“盐酸洗”、“水洗”和“混酸洗 ((H₂SO₄+HNO₃)”，将传统前处理的六步工序简化为四步工序，缩短了镀银作业的流程， 节省了劳动时间，提高了工作效率；在保证清洗质量的前提下，该前处理方法节省了生产 线及占地费用，成本低，操作简单，易于自动化控制，适合大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实施例的铜及铜合金环保酸洗剂，包括以下质量百分比的组分：质量浓度为98％的 硫酸21.5％、植酸(环己六醇六磷酸脂)15.5％、硝酸钠10％、分散剂1.0％，余量为水。

其中，所述分散剂包含以下质量百分比的组分：十二烷基硫酸钠30％、单十二烷基磷 酸酯钾30％、羧乙基硫代丁二酸20％、聚乙二醇20020％。

本实施例的铜及铜合金镀银前处理方法，包括下列步骤：

1)除油处理：取紫铜零部件，置于70℃的除油剂中浸泡3min后取出；所述除油剂包 括以下浓度的组分：NaOH 8g/L、Na₂CO₃60g/L、Na₃PO₄·12H₂O 54g/L、Na₂SiO₃7g/L，余 量为水；

2)一次水洗：室温条件下，将除油处理后的零部件进行水洗30s；

3)环保酸洗：室温条件下，将一次水洗后的零部件置于环保酸洗剂中浸泡60s后取出；

4)二次水洗；室温条件下，将环保酸洗后的零部件进行水洗55s，即得。

所述环保酸洗过程中，环保酸洗剂浸没紫铜零部件；当紫铜零部件不能被浸没时，直 接补加环保酸洗剂。保证环保酸洗过程中，环保酸洗剂始终浸没紫铜零部件。当环保酸洗 剂损耗时，直接补加即可，更换过程不需要整体排出，保证了生产的持续进行。

实施例2

本实施例的铜及铜合金环保酸洗剂，包括以下质量百分比的组分：质量浓度为98％的 硫酸29.0％、植酸(环己六醇六磷酸脂)10.5％、硝酸钠2.5％、分散剂2.0％，余量为水。

其中，所述分散剂包含以下质量百分比的组分：十二烷基硫酸钠30％、单十二烷基磷 酸酯钾30％、羧乙基硫代丁二酸20％、聚乙二醇20020％。

本实施例的铜及铜合金镀银前处理方法，包括下列步骤：

1)除油处理：取黄铜零部件，置于60℃的除油剂中浸泡5min后取出；所述除油剂包 括以下浓度的组分：NaOH 9g/L、Na₂CO₃57g/L、Na₃PO₄·12H₂O 50g/L、Na₂SiO₃10g/L， 余量为水；

2)一次水洗：室温条件下，将除油处理后的零部件进行水洗45s；

3)环保酸洗：室温条件下，将一次水洗后的零部件置于环保酸洗剂中浸泡50s后取出；

4)二次水洗；室温条件下，将环保酸洗后的零部件进行水洗30s，即得。

所述环保酸洗过程中，环保酸洗剂浸没黄铜零部件；当黄铜零部件不能被浸没时，直 接补加环保酸洗剂。保证环保酸洗过程中，环保酸洗剂始终浸没黄铜零部件。当环保酸洗 剂损耗时，直接补加即可，更换过程不需要整体排出，保证了生产的持续进行。

实施例3

本实施例的铜及铜合金环保酸洗剂，包括以下质量百分比的组分：质量浓度为98％的 硫酸36％、植酸(环己六醇六磷酸脂)5％、硝酸钠7.5％、分散剂0.5％，余量为水。

其中，所述分散剂包含以下质量百分比的组分：十二烷基硫酸钠30％、单十二烷基磷 酸酯钾30％、羧乙基硫代丁二酸20％、聚乙二醇20020％。

本实施例的铜及铜合金镀银前处理方法，包括下列步骤：

1)除油处理：取青铜零部件，置于65℃的除油剂中浸泡4min后取出；所述除油剂包 括以下浓度的组分：NaOH 10g/L、Na₂CO₃53g/L、Na₃PO₄·12H₂O 60g/L、Na₂SiO₃5g/L， 余量为水；

2)一次水洗：室温条件下，将除油处理后的零部件进行水洗55s；

3)环保酸洗：室温条件下，将一次水洗后的零部件置于环保酸洗剂中浸泡40s后取出；

4)二次水洗；室温条件下，将环保酸洗后的零部件进行水洗70s，即得。

所述环保酸洗过程中，环保酸洗剂浸没青铜零部件；当青铜零部件不能被浸没时，直 接补加环保酸洗剂。保证环保酸洗过程中，环保酸洗剂始终浸没青铜零部件。当环保酸洗 剂损耗时，直接补加即可，更换过程不需要整体排出，保证了生产的持续进行。

实施例4

本实施例的铜及铜合金环保酸洗剂，包括以下质量百分比的组分：质量浓度为98％的 硫酸44％、植酸(环己六醇六磷酸脂)2.5％、硝酸钠5％、分散剂1.5％，余量为水。

其中，所述分散剂包含以下质量百分比的组分：十二烷基硫酸钠30％、单十二烷基磷 酸酯钾30％、羧乙基硫代丁二酸20％、聚乙二醇20020％。

本实施例的铜及铜合金镀银前处理方法，包括下列步骤：

1)除油处理：取纯铜零部件，置于65℃的除油剂中浸泡4min后取出；所述除油剂包 括以下浓度的组分：NaOH 12g/L、Na₂CO₃50g/L、Na₃PO₄·12H₂O 58g/L、Na₂SiO₃9g/L， 余量为水；

2)一次水洗：室温条件下，将除油处理后的零部件进行水洗70s；

3)环保酸洗：室温条件下，将一次水洗后的零部件置于环保酸洗剂中浸泡30s后取出；

4)二次水洗；室温条件下，将环保酸洗后的零部件进行水洗45s，即得。

所述环保酸洗过程中，环保酸洗剂浸没纯铜零部件；当纯铜零部件不能被浸没时，直 接补加环保酸洗剂。保证环保酸洗过程中，环保酸洗剂始终浸没纯铜零部件。当环保酸洗 剂损耗时，直接补加即可，更换过程不需要整体排出，保证了生产的持续进行。

对比例

对比例为传统的六步工序，具体包括下列步骤：

a)除油处理：取紫铜零部件，置于70℃的除油剂中浸泡3min后取出；所述除油剂包 括以下浓度的组分：NaOH 8g/L、Na₂CO₃60g/L、Na₃PO₄·12H₂O 54g/L、Na₂SiO₃7g/L，余 量为水；

b)水洗：室温条件下，将除油处理后的零部件进行水洗55s；

c)盐酸洗：室温条件下，采用盐酸(590ml/L)洗30s；

d)水洗：室温条件下，水洗70s；

e)混酸洗：室温条件下，采用混酸(98％的硫酸76ml/L，67.5％的硝酸900ml/L)洗 5s；

f)水洗：室温条件下，水洗70s，即得。

实验例1

本实验例对实施例1所得铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处理方法与对比 例进行经济分析，具体如下：

实施例1的铜及铜合金环保酸洗剂价格成本为23元/升；对比例中，盐酸洗用的“盐 酸”成本为4.5元/升，混酸洗用的“混酸”成本为4.5元/升。不计水洗成本，按照同样的 体积配置生产槽，生产溶液按照各需1升计算，投入需要9元，实施例1的铜及铜合金环 保酸洗剂较传统生产工艺增加约2.5倍。从使用周期看：环保酸洗剂使用周期为3～4个月， 传统的“盐酸洗”与“混酸洗”使用时间为1个月，周期可以延长2～3倍。从补加方式 看：环保酸洗剂不能淹没零部件时，采用的是补加方式，溶液能够掩盖零部件即可；而传 统的“盐酸”与“混酸”使用1个月后，采用的是整体排出的方式。综合考虑，本发明的 铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处理方法相对于传统工艺节约了大量成本，缩 短了生产周期，提高了劳动效率，具有显著的经济效益。

实验例2

本实验例对实施例1-4的所得铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处理方法的 清洗质量进行检测，结果如表1、2所示。

表1实施例1-4清洗质量检测结果

从表1可以看出，采用实施例1-4所得铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处 理方法，铜及铜合金零部件在规定的时间内完成清洗，零部件表面无过腐蚀状况，氧化皮 清洗比较彻底，表面不存在残存油污状况。而对比例(传统清洗工艺方法)零部件一旦结 构比较复杂，则经常出现过腐蚀、残留氧化皮与残留油污等问题。实验结果表明，本发明 的铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处理方法具有优异的清洗质量。

表2实施例1-4清洁环保性能指标

从表2可以看出，采用实施例1-4所得铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处 理方法，在清洗过程中不产生烟雾、无刺激性气味、也无废液排放；而对比例(传统清洗 工艺方法)在清洗过程中则是产生了大量的黄色烟雾NO₂，刺激性气味非常强烈，同时无 论是盐酸还是混酸溶液，使用1个月后，要彻底排放，存在大量的废液污染。实验结果表 明，本发明的铜及铜合金环保酸洗剂、铜及铜合金镀银前处理方法，清洁环保，溶液不挥 发，在清洗过程中不产生酸雾，低污染，能够为前处理过程创造一个清洁的环境，保证生 产车间的环保清洁，保证工人的身体健康。