本发明公开了一种多层无氰电镀铜-锡合金工艺,其特征为,采用无氰电镀铜锡合金技术与多层电镀技术结合,用于电镀造币包覆材料的生产工艺,其工艺流程包括碱性清洗、阳极清洗、酸洗、电镀无氰碱铜层、水洗、电镀硫酸铜层、水洗、活化、电镀无氰铜-锡合金层、高温热处理。本发明通过基底铜镀层和表面铜-锡合金镀层之间的合理组合,解决目前电镀届公认的无氰电镀合金镀层较薄的难点,采用无氰电镀铜-锡合金技术,该工艺所有镀种均为无氰环保型,可降低了对剧毒氰化物的管理成本,改善施镀环境,减小废水对环境影响的压力,有利于工作人员的身体健康和环境的保护。
1.一种无氰电镀铜-锡合金层为表层的用于造币的多层电镀工艺,所述的工艺是以低碳钢造币坯料为基体,在其上依次进行电镀无氰碱铜层、硫酸铜层、无氰铜-锡合金层,具体步骤如下:xa0(1)碱性清洗xa0将造币坯料放入碱性清洗液中,进行20-30分钟清洗,然后用55-60°C的去离子水进行第-次漂洗;xa0(2)阳极清洗xa0将上述碱洗后的造币坯料放在阳极电解液中,进行5-10分钟的阳极电解清洗,然后用55-60°C的去离子水进行第二次漂洗;xa0(3)酸洗xa0将上述阳极清洗后的造币坯料放在浓度为400-500mL/L的HCL溶液中,温度20-25°C,进行5-6分钟的酸活化,然后用55-60°C的去离子水进行第三次漂洗;xa0(4)电镀无氰碱铜层xa0将上述酸活化后的造币坯料放入pH值为8-8.5的无氰碱铜电镀液中,在20-25°C温度下电镀铜层,电流密度为1-1.5A/dm²,电镀时间20-30分钟;xa0所述无氰碱铜电镀液按如下组分配制:xa0焦磷酸钾320-370g/Lxa0焦磷酸铜15-25g/Lxa0添加剂RK-30030-40mL/Lxa0添加剂RK-1003-8mL/Lxa0(5)水洗xa0将上述电镀无氰碱铜层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第四次漂洗;xa0(6)电镀硫酸铜层xa0将第四次去离子水漂洗后的造币坯料放入硫酸铜电镀液中,在20-25°C温度下电镀铜层,电流密度为0.7-1.5A/dm²,电镀时间200-230分钟;xa0(7)水洗xa0将上述电镀硫酸铜层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第五次漂洗;xa0(8)活化xa0将上述水清洗后的造币坯料放在活化液中,进行15-20分钟活化,然后用常温的去离子水进行第六次漂洗;xa0(9)电镀无氰铜-锡合金层xa0将第六次去离子水漂洗后的造币坯料放入PH值为8.0-8.5的无氰铜-锡合金电镀液中,在20-25°C温度下电镀铜-锡合金层,电流密度为0.7-1.5A/dm²,电镀时间100-120分钟;所述无氰铜—锡合金电镀液按如下组分配制:xa0焦磷酸钾320-370g/Lxa0焦磷酸亚锡2-3g/Lxa0焦磷酸铜15-20g/Lxa0添加剂RK-30030-40mL/Lxa0添加剂RK-1000.5-1.0mL/Lxa0添加剂RK-7000.01-0.05g/Lxa0(10)水洗干燥xa0将上述电镀无氰铜-锡合金层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行xa0第七次漂洗,然后将造币坯料干燥;xa0(11)高温热处理xa0将上述电镀无氰铜-锡合金层后的造币坯料放入高温热处理炉中,炉内通还原性保护气氛,在550°C-650°C温度下进行热处理,热处理时间20-40分钟。xa0
2.据权利要求1所述的工艺,其特征在于所述电镀硫酸铜层步骤中硫酸铜电镀液按如下组分配制:xa0硫酸铜75-90g/Lxa098%浓硫酸80-98mL/Lxa035%浓盐酸0.10-0.15mL/Lxa0
3.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于所述的碱性清洗步骤中碱性清洗液采用市售碱性清洗剂RK-1100,用去离子水以60-70g/L的浓度配制,碱性清洗液的温度为60-65°C。xa0
4.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于所述的阳极清洗步骤xa0中阳极电解液采用市售清洗剂RK-1100,用去离子水以60-70g/L的浓度配制,电解液温度为50-55°C,电解液中的电流密度1-2A/dm²。xa0
5.根据权利要求1所述的工艺,其特征在于所述的活化步骤中的活化液为市售的的活化剂RK-2000,用去离子水以70-80g/L的浓度配制,活化液的温度为20-25°C。xa0技术领域:本发明涉及造币技术领域,具体地说是一种采用多层电镀与无氰电镀铜-锡合金技术相结合的工艺,是一种新的电镀造币包覆材料的生产工艺。技术背景:含氰电镀的历史可以追溯到1831年,实用型的电镀工艺是1840年由Elkington获得的氰化镀银专利开始的。氰化镀锌在第一次世界大战期间就已经获得实际应用,随后,氰化电镀技术被广泛应用于锌、铜、镉、银、金等多种单金属或合金电镀。但氰化物是剧毒物质,其致死量仅仅为5mg,因此,对剧毒氰化物的管理和含氰电镀液的废水排放处理提出了很高的要求。20世纪70年代,无氰镀锌工艺的研究首先获得了突破,到目前为止,无氰镀铜、无氰镀金银、无氰镀铜合金等技术相继开发问世,并开始在某些工业领域中得到应用。目前国际造币行业中采用的电镀材料主要有镀铜、镀镍、镀铜合金等,其中电镀铜-锡合金技术还是采用含氰电镀或分别镀单金属后采用热处理的方法形成合金层。发明内容:本发明的目的在于提供一种无氰电镀铜-锡合金工艺,采用多层电镀的方式弥补无氰电镀铜-锡合金镀层比含氰电镀铜-锡合金镀层薄的问题;该工艺所有镀种均为无氰环保型,大大降低了对剧毒氰化物的管理成本,改善了施镀环境,减小了废水对环境影响的压力,同时也大大提高了硬币电镀包覆材料的制作水平。实现本发明目的的具体技术方案是:一种多层无氰电镀铜-锡合金工艺,其工艺是以低碳钢造币坯料为基体,在其上依次进行电镀无氰碱铜层、硫酸铜层、无氰铜-锡合金层,具体步骤如下:(1)碱性清洗将造币坯料放入碱性清洗液中进行清洗,在温度为60~65°C的碱性清洗液中进行20~30分钟清洗,然后用55~60°C的去离子水进行第一次漂洗;(2)阳极清洗将上述碱洗后的造币坯料放在阳极电解液中,进行5~10分钟的阳极电解清洗,然后用55~60°C的去离子水进行第二次漂洗;(3)酸洗将上述阳极清洗后的造币坯料放在浓度为400~500mL/L的HCL溶液中,温度为20~25°C,进行5~6分钟的酸活化,然后用常温的去离子水进行第三次漂洗;(4)电镀无氰碱铜层将上述活化后的造币坯料放入pH值为8~8.5的无氰碱铜电镀液中,在20~25°C温度下电镀铜层,电流密度为1~1.5A/dm³,电镀时间20~30分钟;(5)水洗将电镀无氰碱铜层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第四次漂洗;(6)电镀硫酸铜层将上述去离子水漂洗后的造币坯料放入硫酸铜电镀液中,在20~25°C温度下电镀铜层,电流密度为0.7~1.5A/dm³,电镀时间200~230分钟;(7)水洗将经过电镀硫酸铜层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第五次漂洗;(8)活化将上述水清洗后的造币坯料放在活化液中,进行15~20分钟活化,然后用常温的去离子水进行第六次漂洗;(9)电镀无氰铜-锡合金层将经过第六次去离子水漂洗后的造币坯料放入PH值为8.0~8.5的无氰铜-锡合金电镀液中,在20~25°C温度下电镀铜-锡合金层,电流密度为0.7~1.5A/dm³,电镀时间100~120分钟;(10)水洗干燥将经过电镀无氰铜-锡合金层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第七次漂洗,然后将造币坯料干燥;(11)高温热处理将上述干燥后的造币坯料放入高温热处理炉中,炉内通还原性保护气氛,在550°C~650°C温度下进行热处理,热处理时间20~40分钟。本发明采用无氰电镀铜-锡合金技术,充分利用无氰合金电镀的先进性和优越性,结合多层电镀的方式,通过基底铜镀层和表面铜-锡合金镀层之间的合理组合,解决目前电镀届公认的无氰电镀合金镀层较薄的难点,采用无氰电镀铜-锡合金技术,可以节约对剧毒氰化物的管理成本;大大改善施镀条件,有利于工作人员的身体健康和环境的保护。采用该工艺制作的造币坯饼,表层铜-锡合金层厚度不低于8微米,两层铜层厚度和不低于12微米,镀层的结合力、耐蚀性能、耐磨性能、硬度等指标均满足造币应用要求。
附图说明
附图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
一种多层无氰电镀铜-锡合金工艺,特点是采用无氰电镀铜-锡合金技术与多层电镀技术相结合,其工艺是以低碳钢造币坯料为基体,在其上依次进行电镀无氰碱铜层、硫酸铜层、无氰铜-锡合金层,具体步骤如下:(1)碱性清洗将造币坯料放入碱性清洗液中,碱性清洗液采用市售清洗剂RK-1100用去离子水以60~70g/L的浓度配制,温度为60~65°C,进行20~30分钟清洗,然后用55~60°C的去离子水进行第一次漂洗;(2)阳极清洗将碱洗后的造币坯料放在阳极电解液中,阳极清洗液采用市售清洗剂RK-1100用去离子水以60~70g/L的浓度配制,温度为50~55°C,电流密度1~2A/dm²,进行5~10分钟的阳极电解清洗,然后用55~60°C的去离子水进行第二次漂洗;(3)酸洗将上述阳极清洗后的造币坯料放在浓度为400~500mL/L的HCL溶液中,温度20~25°C,进行5~6分钟的酸洗,然后用常温的去离子水进行第三次漂洗;(4)电镀无氰碱铜层将酸洗后的造币坯料放入pH值为8~8.5的无氰碱铜电镀液中,在20~25°C温度下电镀铜层,电流密度为1~1.5A/dm³,电镀时间20~30分钟;(5)水洗将上述电镀无氰碱铜层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第四次漂洗;(6)电镀硫酸铜层将第四次去离子水漂洗后的造币坯料放入硫酸铜电镀液中,在20~25°C温度下电镀铜层,电流密度为0.7~1.5A/dm³,电镀时间200~230分钟;(7)水洗将上述电镀硫酸铜层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第五次漂洗;(8)活化将水洗后的造币坯料放在活化液中,活化液为市售的的活化剂RK-2000用去离子水以70~80g/L的浓度配制,其温度为20~25°C,进行15~20分钟活化,然后用常温的去离子水进行第六次漂洗;(9)电镀无氰铜-锡合金层将第六次去离子水漂洗后的造币坯料放入PH值为8.0~8.5的无氰铜-锡合金电镀液中,在20~25°C温度下电镀铜-锡合金层,电流密度为0.7~1.5A/dm³,电镀时间100~120分钟;(10)水洗干燥将上述电镀无氰铜-锡合金层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第七次漂洗,然后将造币坯料干燥;(11)高温热处理将上述干燥后造币坯料放入高温热处理炉中,炉内通还原性保护气氛,在550°C~650°C温度下进行热处理,热处理时间20~40分钟。上述无氰碱铜电镀液工艺组分如下:焦磷酸钾xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0320~370g/L焦磷酸铜xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa015~25g/L添加剂RK-300xa0xa0xa0xa030~40mL/L添加剂RK-100xa0xa0xa0xa03~8mL/L上述硫酸铜电镀液工艺组分如下:硫酸铜xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa075~90g/L浓度为98%的浓硫酸xa0xa0xa0xa080~98mL/L浓度为35%的浓盐酸xa0xa0xa0xa00.10~0.15mL/L上述无氰铜-锡合金电镀液工艺组分如下:焦磷酸钾xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0320~370g/L焦磷酸亚锡xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa02~3g/L焦磷酸铜xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa015~20g/L添加剂RK-300xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa030~40mL/L添加剂RK-100xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa00.5~1.0mL/L添加剂RK-700xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa00.01~0.05g/L该工艺流程顺畅,镀液性能稳定,易维护,添加剂和离子的补充方法简单易操作,各成分的消耗量及补充方法如下:(1)无氰碱铜电镀液补充方法:浓缩补充液配制:焦磷酸钾xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0600g/Lxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0焦磷酸铜xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0100g/Lxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0添加剂RK300xa0xa0xa0xa025mL/Lxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0PHxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa08.1理论消耗量:浓缩补充液:4.2mL/A·h,RK100:0.6mL/A·h;补充方法:按消耗量每两小时补充一次,同时要对镀液中各种离子浓度进行测试,如因镀液带出等原因导致镀液中各成分浓度偏离正常范围,需及时补充调整。(2)无氰铜-锡合金电镀液补充方法:浓缩补充液配制:焦磷酸钾xa0xa0xa0xa0600g/Lxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0焦磷酸亚锡xa0xa0120g/Lxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0添加剂RK300xa020mL/Lxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0PHxa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa08.1理论消耗量:浓缩补充液:4.2mL/A·h,RK100:0.6mL/A·h;补充方法:按消耗量每两小时补充一次,同时要对镀液中各种离子浓度进行测试,如因镀液带出等原因导致镀液中各成分浓度偏离正常范围,需及时补充调整。本专利申请中所用的清洗剂RK-1100、活化剂RK-2000、添加剂RK-100、添加剂RK-300、添加剂RK-700均为市场上可采购到的成熟产品,本企业由日正井(上海)国际贸易有限公司采购。实施例:以低碳钢造币坯料为基体,在其上依次电镀无氰碱铜层、酸铜层、无氰铜-锡合金层,具体步骤如下:(1)碱性清洗将造币坯料放入碱性清洗液中,清洗液为60g/L的碱性清洗剂RK-1100,温度为65°C进行20分钟清洗,然后用60°C的去离子水漂洗;(2)阳极清洗将上述碱洗后的造币坯料放在阳极电解液中,电解液为80g/L的阳极清洗剂RK-1100,温度55°C,电流密度1A/dm²,进行10分钟的阳极电解清洗,然后用60°C的去离子水漂洗;(3)酸洗将上述阳极清洗后的造币坯料放在浓度为500mL/L的HCL溶液中,温度22°C,进行5分钟的酸活化,然后用常温的去离子水漂洗;(4)电镀无氰碱铜层将上述活化后的造币坯料放入pH值为8.2的无氰碱铜电镀液中,在22°C温度下电镀铜层,电流密度为1.5A/dm³,电镀时间20分钟。无氰碱铜镀液由以下组分构成:焦磷酸钾,350g/L;焦磷酸铜,25g/L;添加剂RK-300,35mL/L;添加剂RK-100,5mL/L;(5)水洗将上述电镀无氰碱铜层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水漂洗干净。(6)电镀硫酸铜层将上述去离子水漂洗后的造币坯料放入硫铜电镀液中,在22°C温度下电镀铜层,电流密度为1.0A/dm³,电镀时间200分钟。硫酸铜电镀液由以下组分构成:硫酸铜,80g/L;98%浓硫酸,80mL/L;35%浓盐酸,0.15mL/L;(7)水洗将上述电镀硫酸铜层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水漂洗干净;(8)活化将上述水清洗后的造币坯料放在活化液中,活化液为市售的活化剂RK-2000,以80g/L的活化剂配制,温度为22°C,进行15分钟活化,然后用常温的去离子水漂洗;(9)电镀无氰铜-锡合金层将上述去离子水漂洗后的造币坯料放入PH值为8.1的无氰铜-锡合金电镀液中,在22°C温度下电镀铜-锡合金层,电流密度为1.5A/dm³,电镀时间120分钟。其中的焦磷酸钾,350g/L;焦磷酸亚锡,2.5g/L;焦磷酸铜,18g/L;添加剂RK-300,35mL/L;添加剂RK-100,1.0mL/L;添加剂RK-700,0.01g/L。(10)水洗干燥将上述电镀无氰铜-锡合金层后的造币坯料放入去离子水中,用常温的去离子水进行第七次漂洗,然后将造币坯料干燥;(11)高温热处理将上述干燥后的造币坯料放入高温热处理炉中,炉内通还原性保护气氛,在550°C温度下进行热处理,热处理时间30分钟。除上述实施例外,本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形式的工艺方案,均落在本发明要求的保护范围内。