铜合金材料酸洗液制造技术

本发明专利技术属于铜合金表面处理领域，具体为一种铜合金材料酸洗液，按重量百分比计，其配方为：硫酸６－１０％；磷酸６－１０％；壬基酚聚氧乙基醚０．３－０．４％；苯骈三氮唑（ＢＴＡ）０．０１５－０．０２５％；其余为水。本发明专利技术使用该配方对铜合金材料按一定的工艺条件进行酸洗，能够使铜坯饼试样表面显现明显的铜合金本色，清洗彻底，达到德国酸洗配方ＣＡ的水平。在经济效益上，此配方的成本投入只相当于德国配方ＣＡ的２０％左右，效益相当可观。总之，此配方的酸洗质量良好、经济效益明显，可作为德国酸洗配方ＣＡ的国产化替代产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铜合金表面处理领域，具体为一种铜合金材料酸洗液。
技术介绍
由于伍角面值的铜合金质硬币，在印花前的坯饼状态下，表面存在氧化皮、油污等杂质，严重影响表面光亮程度和后期防腐变色的处理。目前在使用德国光亮酸洗配方CA的情况下，虽能得到十分良好的表面效果，但其成本过高，严重影响了厂家自身的经济效益。而由厂家自主开发和研制的光亮酸洗配方尽管成本较低，但酸洗表面效果与德国配方CA的效果差距较大，难以推广应用。金属清洗是现代工业生产中的一个重要环节。从金属原料入库和零部件加工制造(包括冷、热加工工序)、产品装配组合及修理行业的分解、机械行业的维修及保养等，都离不开清洗工序。作为清洗工艺的重要组成部分之一的酸洗工艺，以其工艺简单，成本较低和清洗质量明显的诸多特点，在现代化工业生产中得到广泛的应用，而酸洗工艺的选择与酸洗质量的好坏，不仅涉及能源、技术安全、环境保护等重大问题，而且直接影响到产品的性能与质量。所以，清洗技术乃至酸洗工艺在一定程度上反映了一个企业的全面质量管理水平。金属清洗及酸洗主要包括去除金属表面的一切外来物，如油污、污垢、锈以及高温氧化层等。铜坯饼的表面光亮酸洗的对象主要是氧化皮、油污和表面吸附沉积的污渍所构成的污垢。铜氧化物的组成和物理状态取决于它的形成温度，当加热温度超过80℃时，铜表面开始变暗，生成一层薄的氧化亚铜；当加热温度超过200℃以上时，铜的氧化反应继续进行，表面形成由氧化铜和氧化亚铜组成的氧化皮。温度再升高时，实际上只剩下氧化铜。由于铜坯饼经退火处理温度高于200℃，所以坯饼的表面氧化皮主要是氧化铜，可以用酸作为侵蚀剂。铜是一种不太活泼的金属，它不能把酸性水溶液中的氢离子置换出来而产生氢气，因此在低温情况下，铜在盐酸、磷酸、乙酸和稀硫酸等非氧化性酸性水溶液中是比较稳定的。但是，当这些酸与空气中氧气共同作用的情况下，铜及其合金会被腐蚀。因此，用酸作为侵蚀剂时，应添加适量的有效的缓蚀剂。在工业上，铜合金制品进行光亮酸洗的侵蚀剂主要有两类。一类是铬酸硫酸型混合酸洗液；另一类是硫酸硝酸盐型混合酸洗液。前者因采用了有毒的铬酸，废水必须用很高的代价进行处理，基本停止使用。后者采用了高浓度的硝酸，还需要添加大量的尿素、表面活性剂和酸雾抑制剂等以降低侵蚀剂中的硝酸所产生的氮氧化物的污染。此外，这种酸洗方法需要在几秒中内完成，并需要快速冲洗，也不适用于机械操作。长期以来，为了改善这种有害的作业，国内外都做了大量的研究工作。近年来，国外研究了一种以双氧水为主的新型酸洗侵蚀剂。国内一些企业对这一新兴的侵蚀剂酸洗方法进行了某些改进并演变出几种新的酸洗工艺。但从目前来看，这一新型的酸洗工艺只适用于小型产品的生产。因为双氧水分解问题至今未得到彻底解决，当制品的表面积大或产量多时，这一新型工艺由于生产成本高将受到限制。常见的油脂大体分为皂化性油和非皂化性油。皂化性油通常指各种植物油，如豆油、芝麻油等。而铜坯饼表面吸附的油脂主要是非皂化性油，即矿物油，如机油、柴油、凡士林、石蜡等各种碳氢化合物，它们不能与碱起皂化反应，不溶于碱溶液，也不溶于水，因此在水清洗剂的选择时通常要加入大量酸液以达到良好的侵蚀效果。常见的除油方法有有机溶剂除油、化学除油、电化学除油、低油除油、超声波除油、擦拭除油和滚筒除油。根据沈阳造币厂原有酸洗工艺设备条件，以及各种除油方法的特点和使用范围，选用设备简单、成本低、除油时间不十分长，且适用于现有酸洗工艺条件的化学除油方法。由于铜坯饼表面的油脂主要是非皂化性油脂，所以通常选用表面活性剂除油。表面活性剂是洗涤中常用到的一类物质，它们在洗涤过程中发挥着重要的作用，如肥皂就是一种表面活性剂。表面活性剂的种类很多，分类方法也有多种。一种方法是根据表面活性剂在不同领域的用途将他们分成乳化剂、增溶剂、发泡剂、泡沫抑制剂、抗静电剂、润湿剂、渗透剂、分散剂、凝聚剂、破乳剂、矿物浮选剂、杀菌剂、纤维加工助剂、染色助剂等。在清洗中使用的表面活性剂称为洗涤剂或去垢剂。在水中加入表面活性剂能使水的表面张力或界面张力显著降低。在洗涤过程中，作用于对象的表面的洗涤液的表面张力降低多少，对表面活性剂来说是很重要的。一般能大大降低液——气表面(如水溶液与空气的分界面)的表面张力的表面活性剂，同时能降低界面(如水溶液与煤油、水溶液与金属、水溶液与污垢的分界面)张力的能力也大。表面活性剂是由亲油剂和亲水剂两部分结构结合在一起形成的。在亲油基部分的碳氢链中电子分布是均匀对称的，因此一般是非极性的，所以亲油基又称为非极性基；而亲水基一般是有极性的，有的可电离成离子状态。根据表面活性剂在水中存在的状态是阴离子、阳离子或阴、阳两种离子，把表面活性剂分为阴离子型、阳离子型和两性离子型。要表现出表面活性剂的性质，不仅在组成中要含有亲油基和亲水基两部分结构，而且亲油基和亲水基两部分之间要保持一定的平衡。综上分析所述，选用稀酸液+缓蚀剂+具有乳化作用的表面活性剂为试验方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用效果好、成本低的铜合金材料酸洗液。本专利技术的技术方案是一种铜合金材料酸洗液，按重量百分比计，其配方为硫酸 6-10％磷酸 6-10％壬基酚聚氧乙基醚 0.3-0.4％苯骈三氮唑(BTA)0.015-0.025％其余为水。将铜合金材料浸泡于按上述配方得到的酸洗液中，在常温、不断搅拌下，处理30分钟，即可达到酸洗的目的。本专利技术考虑硫酸(H2SO4)在酸洗溶液中的作用随浓度的提高和黏度的加大，对金属的侵蚀作用相应增强，浓度高于一定值时，侵蚀作用反而下降。磷酸(H3PO4)是高比重的大分子集团，在溶液中一方面是乳化剂，另一方面也间接参加反应，使铜表面光亮细致。在一定浓度范围内选择这两种酸混合作为酸洗液的成分。根据铜坯饼的表面油污特点，结合目前我国工业生产中表面活性剂的使用情况以及文献资料介绍，选择壬基酚聚氧乙基醚作为酸洗液的表面活性剂。国内外许多相关文献报道，认为苯骈三氮唑(BTA)和它的衍生物等是铜合金使用最广泛、最有效的缓蚀剂，选其作为酸洗液的缓蚀剂。第一阶段，利用正交试验方案设计，以硫酸、磷酸、壬基酚聚氧乙基醚、苯骈三氮唑为试验因子，选择三个浓度水平，即四因子三水平的正交试验设计，按正交试验表安排试验对退火后的铜坯饼进行酸洗。全部试验完成后，对各个酸洗试验后的铜坯饼效果进行对比、分析和评价，筛选出效果良好的配方。第二阶段，对第一阶段选出的配方进行重复验证试验，达到酸洗性能稳定，待中试试验。第三阶段，对选定的配方在沈阳造币厂铜坯饼酸洗生产线进行实际生产检验，酸洗效果明显，在肉眼的宏观观察和显微镜的微观观察下，与德国酸洗配方CA的酸洗效果无明显差别。在酸洗后，能够使铜坯饼表面显现明显的铜本色，清洗较彻底。在经济效益上，此配方的成本投入只相当于德国配方CA的20％左右，效益相当可观。综上所述，此配方的酸洗质量良好、经济效益明显，故可选其作为德国CA配方的国产化替代产品。具体实施例方式1、使用的主要仪器MP200-7电子天平、TS14-2光学读数天平、电子显微镜、烧杯、量筒等。2、适用的试验材料铜合金坯饼。3、适用的条件铜合金坯饼实验室酸洗或工业酸洗生产线。表1 如表1所示，将上述配方的各组分混合均匀得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜合金材料酸洗液，其特征在于：按重量百分比计，其配方为：硫酸６－１０％；磷酸６－１０％；壬基酚聚氧乙基醚０．３－０．４％；苯骈三氮唑０．０１５－０．０２５％；其余为水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王振尧，于国才，韩薇，孙立军，刘禾，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]