本发明专利技术公开了一种环保型铜及铜合金表面的钝化处理液及其钝化处理方法，该钝化处理液的溶剂为水或乙醇，溶质包含有N-C杂环类化合物，当溶剂为水时，溶质中还包含有羧酸类化合物和焦磷酸盐中的至少一种；当溶剂为乙醇时，溶质中还包含有硫醇类化合物、羧酸类化合物和焦磷酸盐中的至少一种。与现有技术相比，本发明专利技术的钝化处理液采用大分子量溶质分子结合小分子量溶质分子共同自组装在铜及铜合金表面的原理，具有钝化效果远远优于溶质为单一的N-C杂环化合物的钝化处理液、不含有污染环境及影响人体健康的物质、使用方便、价格低廉等优点，具有良好的市场应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料表面处理
，具体涉及一种。
技术介绍
中国铜及铜合金加工量为每年1000万吨左右，其每年产值大于6000亿元。一般， 机械加工铜及铜合金工件后，需要对其进行钝化处理，以提高其耐变色及耐腐蚀能力。目前，铜及铜合金制品钝化主要采用铬酸等处理液或者其混合物进行清洗，但是使用这些处理液进行清洗钝化处理后的废水中含有六价铬离子，严重污染环境和影响操作人员的身体健康。因此，如何消除钝化后废水中的六价铬离子，是铜及铜合金表面处理技术需要解决的关键问题。目前，对环保型铜及铜合金表面钝化的方法也有报道，例如申请号为 CN86103910. 6的专利技术专利采用苯并三氮唑和聚乙烯醇为钝化剂，但是该专利仍然使用了少量的铬酸；申请号为CN200810187682. 6的专利技术专利采用苯并三氮唑5_8g/l，1-苯基-5巯基四氮唑2-4g/l，酒石酸(或柠檬酸)14-18g/l，钼酸钠(或钨酸钠)2-4g/l，十二烷基硫酸钠0. 5-lg/l的混合液对黄铜进行钝化，但是该钝化液成分复杂，并且使用了价格昂贵的钼酸钠或钨酸钠；申请号为CN201010217372. 1的专利技术专利采用植酸为钝化剂，但是需要在一定的外加电压下进行；申请号为CN201010595972. 1的专利技术专利采用植酸、双氧水、硼酸、聚乙二醇等混合液对黄铜进行钝化，但是该方法同样成分非常复杂，并且植酸(肌醇六磷酸) 中磷含量很高，会导致废水中的化学耗氧量(COD)增加。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是针对上述技术现状，提供一种提供一种环保型铜及铜合金表面的钝化处理液以及利用该钝化处理液对铜及铜合金表面的钝化处理方法，该钝化处理液具有不含污染环境及影响人体健康的物质、钝化效果优良、使用方便、价格低廉等优点。本专利技术实现上述技术目的所采用的技术方案为一种环保型铜及铜合金表面的钝化处理液，其溶剂为水或乙醇，溶质包含有N-C杂环类化合物，其特征是当溶剂为水时，溶质中还包含有羧酸类化合物和焦磷酸盐中的至少一种；当溶剂为乙醇时，溶质中还包含有硫醇类化合物和羧酸类化合物中的至少一种。上述技术方案中所述的N-C杂环类化合物优选为苯并三氮唑和8-羟基喹啉中的至少一种；所述的硫醇类化合物优选为1. 2-乙二硫醇、正丙硫醇和十二硫醇中的至少一种；所述的羧酸类化合物优选为甲酸、乙酸、乙二酸、丙酸、丁酸、甲酸盐、乙酸盐、乙二酸盐、丙酸盐和丁酸盐中的至少一种；所述的钝化处理液的PH值范围优选为2 7。所述的钝化处理液中，当溶剂为水时，苯并三氮唑的浓度范围优选为lg/Ι至苯并三氮唑的饱和浓度，进一步优选为10g/l 19g/l ；羧酸类化合物的浓度范围为lg/Ι 20g/l，进一步优选为5g/l 15g/l ；焦磷酸盐的浓度范围为lg/Ι 20g/l，进一步优选为 lg/Ι 5g/lo所述的钝化处理液中，当溶剂为乙醇时，8-羟基喹啉的浓度范围为0. lg/Ι至其饱和浓度，进一步优选为lg/Ι 5g/l ；硫醇类化合物的浓度为0. lg/Ι lg/Ι，进一步优选为 0. 5g/l lg/1。使用本专利技术的钝化处理液处理铜及铜合金表面的方法具体包括如下步骤步骤1、钝化处理液的配置将包含有N-C杂环类化合物的溶质溶于水中，然后加入羧酸类化合物和/或焦磷酸盐，得到钝化处理液；或者，将包含有N-C杂环类化合物的溶质溶于乙醇溶剂中，然后加入硫醇类化合物和/ 或羧酸类化合物，得到钝化处理液；步骤2、铜及铜合金的表面除油在质量百分比浓度为5 % 20 %的NaOH溶液，或者在质量百分比浓度为5 % 20 %的KOH溶液中加入适量十二烷基硫酸钠，得到混合溶液，将铜或铜合金放入该混合溶液中，在清洗温度为40°C 70°C下清洗3分钟 10分钟；其中，十二烷基硫酸钠在混合溶液中的浓度优选为0. 5g/l 10g/l，进一步优选为2g/l ；清洗温度优选为60V 70°C ；步骤3、铜及铜合金的表面除氧化膜处理利用机械抛光、化学抛光、或者专利申请号为CN201110108791. 6中所述的方法对铜或铜合金进行表面氧化膜去除处理；其中，专利申请号为CN201110108791. 6中，用处理液还原去除铜及铜合金表面氧化膜的处理方法具体包括如下步骤(1)处理液的配置将还原剂加入水中形成处理液，所述的还原剂为抗坏血酸、次亚磷酸盐、葡萄糖、联氨及其衍生物、羟胺及其衍生物中的一种或几种的混合物，调节处理液的PH值为2 13 ；(2)铜及铜合金的表面还原处理处理液温度为常温到90°C，将步骤2除油后的铜及铜合金浸渍在处理液中，待表面还原为铜及铜合金本色后取出，然后清洗、干燥。上述(1)中所述的联氨及其衍生物包括但不限于NH2-NH2、NH2-NH2 · H20、苯胼、 R1R2N-NR1R2 (R代表烃基)；所述的羟胺及其衍生物包括但不限于N，N- 二乙基羟胺、N，N- 二甲基羟胺、磷酸羟胺、醋羟胺酸、硫酸羟胺、氯化羟胺。步骤4、铜及铜合金表面钝化处理将步骤3处理后的铜或铜合金放入步骤1配制的钝化处理液中进行表面钝化处理。本专利技术提供的环保型铜及铜合金表面的钝化处理液是一种水溶液或者乙醇溶液， 其中的溶质能和铜及铜合金发生自组装反应，在铜及铜合金表面自组装一层致密的单分子层薄膜，从而实现对铜及铜合金表面的钝化效果。本专利技术的创新之处在于，该溶质不仅包含有N-C杂环化合物，还包含有羧酸类化合物、硫醇类化合物和焦磷酸盐中的至少一种。由于各溶质的分子量大小不同，其在铜及铜合金表面的自组装能力不同，所形成的自组装单分子层薄膜的致密程度也不同，从而协同作用，整体上提高了铜及铜合金表面的钝化效果。尤其是当钝化处理液中的各溶质的分子量相差较大时，分子量较大的溶质在铜及铜合金表面自组装一层分子量较大的单分子层薄膜，该单分子层薄膜由于分子链较长，分子与分子之间难免有一些小空隙，而分子量较小的溶质能够组装在这些空隙之中，以填补这些小空隙， 从而在铜及铜合金表面形成一层致密的单分子层薄膜，使铜及铜合金与外界空气和水隔绝，提高了铜及铜合金表面钝化、抗腐蚀的效果。当铜发生氧化时颜色会有明显变化，黄铜变暗，紫铜变黑。实验证明现有的，经过酸洗与抛光处理后的黄铜在潮湿的空气中半个月左右光泽会消失， 而紫铜三天颜色就会发生变化，尤其是在湿度较大，温度较高的环境下，其颜色蜕变速度更快，例如在湿度为80%、温度为70°C 90°C的条件下，黄铜色泽保持时间小于5小时，紫铜色泽保持时间小于2小时；现有的，经过酸洗与抛光处理后，再经过溶质为单一的N-C杂环化合物的钝化处理液处理的黄铜在潮湿的空气中经1个月左右光泽会消失，而紫铜经过一周颜色就会发生变化，尤其是在湿度较大，温度较高的环境下，其颜色蜕变速度更快，例如在湿度为80%、温度为70 V 90°C的条件下，黄铜色泽保持时间小于50小时，紫铜色泽保持时间小于5小时；但是，在本专利技术中，经过酸洗与抛光处理后，再经本专利技术钝化处理液处理后的铜及铜合金，具有如下效果(1)在潮湿的空气中，黄铜半年不变色，紫铜三个月不变色；(2)在湿度为80%、温度为70V 90°C的条件下黄铜色泽可以保持100小时以上，紫铜色泽可以保持50小时以上。因此，与现有技术相比，本专利技术提供的铜及铜合金表面的钝化处理液采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．环保型铜及铜合金表面的钝化处理液，其溶剂为水或乙醇，溶质包含有Ｎ－Ｃ杂环类化合物，其特征是：当溶剂为水时，溶质中还包含有羧酸类化合物和焦磷酸盐中的至少一种；当溶剂为乙醇时，溶质中还包含有硫醇类化合物、羧酸类化合物和焦磷酸盐中的至少一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾志翔，乌学东，张颖鑫，赵文杰，李明华，薛群基，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：97
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