本發(fā)明涉及鍍液生產(chǎn)，具體涉及一種無氰堿銅打底鍍液及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，金屬電鍍工藝在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，如電子、汽車、裝飾等行業(yè)。在電鍍工藝中，打底鍍液起著至關(guān)重要的作用，它為后續(xù)鍍層提供良好的附著基礎(chǔ)，直接影響鍍層的整體質(zhì)量。

2、傳統(tǒng)的氰化鍍銅打底鍍液因其具有良好的鍍層結(jié)合力和覆蓋能力，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)被廣泛使用。然而，氰化物具有劇毒，在鍍液使用過程中對(duì)操作人員的健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，同時(shí)其廢水處理難度極大，處理成本高昂，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。在無氰堿銅打底鍍液的研發(fā)過程中，面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，需要確保鍍層能夠達(dá)到與傳統(tǒng)氰化鍍銅相當(dāng)甚至更優(yōu)的質(zhì)量，包括良好的結(jié)合力、光亮度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性等。許多現(xiàn)有的無氰鍍液在鍍層性能方面難以完全滿足這些要求，例如鍍層可能出現(xiàn)結(jié)合力不足、表面粗糙、光亮度差等問題。此外，鍍液在使用過程中的防腐問題也不容忽視。霉菌等微生物的生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致鍍液變質(zhì)，影響鍍層質(zhì)量，傳統(tǒng)防腐劑有時(shí)會(huì)對(duì)鍍層結(jié)合力產(chǎn)生不良影響，因此開發(fā)既能有效防腐又不影響鍍層性能的改性防腐劑成為研究重點(diǎn)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種無氰堿銅打底鍍液，包括以下重量組分：包括以下重量組分：去離子水70-80份；五水硫酸銅8-12份；羥基乙叉二膦酸32-50份；無水碳酸鉀30-60份；氫氧化鉀溶液40-60份；整平劑0.5-2份；改性防腐劑0.5-1.5份；光亮劑0.3-1.5份；

2、去離子水去除了水中的各種離子雜質(zhì)，避免這些雜質(zhì)混入鍍液影響鍍層質(zhì)量；五水硫酸銅是鍍液中銅離子的主要來源，銅離子的供應(yīng)穩(wěn)定性影響鍍層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和性能。穩(wěn)定的銅離子濃度有助于形成致密、平整的鍍層，進(jìn)而提高鍍層的光亮度、結(jié)合力等性能，使鍍層具有良好的外觀和物理化學(xué)性質(zhì)；hedp作為絡(luò)合劑，與銅離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，可以控制銅離子的釋放速度和活性，使鍍層結(jié)晶更加細(xì)致均勻，避免銅離子過快沉積導(dǎo)致鍍層粗糙，有助于維持鍍液的穩(wěn)定性；無水碳酸鉀在鍍液中起到緩沖ph值的作用，有助于維持鍍液的整體化學(xué)穩(wěn)定性，與其他成分協(xié)同作用，防止鍍液中出現(xiàn)沉淀或其他不穩(wěn)定現(xiàn)象，確保鍍液在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中保持良好的性能；

3、氫氧化鉀溶液用于精確調(diào)節(jié)鍍液的ph值，為鍍液提供適宜的堿性環(huán)境，有利于金屬離子的穩(wěn)定存在和反應(yīng)進(jìn)行。在堿性條件下，鍍液中的成分能夠更好地發(fā)揮作用，促進(jìn)鍍層的形成，整平劑抑制金屬離子沉積速度，使鍍層在生長(zhǎng)過程中能夠更均勻地分布，減少表面凸起和凹陷，從而獲得更加平整光滑的鍍層表面，避免出現(xiàn)局部鍍層過厚或過薄的現(xiàn)象；有效抑制鍍液中霉菌等微生物的生長(zhǎng)繁殖，防止鍍液發(fā)霉變質(zhì)，經(jīng)過改性的防腐劑，相比于普通防腐劑，在抑制微生物生長(zhǎng)的同時(shí)，更注重對(duì)鍍層結(jié)合力的影響；光亮劑有助于細(xì)化鍍層的結(jié)晶顆粒，使鍍層結(jié)構(gòu)更加致密。細(xì)化的結(jié)晶結(jié)構(gòu)不僅可以提高鍍層的光亮度，還能增強(qiáng)鍍層的物理性能，如硬度、耐磨性和耐腐蝕性。

4、其中，所述改性防腐劑的具體制備方法如下：

5、步驟a1：將乙醇加入反應(yīng)釜中，開啟攪拌，在混合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)下，再將苯并三氮唑加入反應(yīng)釜中，進(jìn)行攪拌，得到攪拌液；

6、步驟a2：再將甲基苯并三氮唑加入反應(yīng)釜中，經(jīng)過十分鐘勻速升溫至45度，繼續(xù)攪拌20-30分鐘，使甲基苯并三氮唑溶解與攪拌液混合，得到預(yù)混合液；

7、步驟a3：將2-巰基苯并噻唑加入反應(yīng)釜中，并進(jìn)行攪拌，使得2-巰基苯并噻唑與預(yù)混合液完成混合，得到混合液；

8、步驟a4：在混合液中加入表面活性劑、緩釋增效劑和抗氧化劑，并進(jìn)行攪拌，混合結(jié)束后，冷卻至室溫，通過濾網(wǎng)將反應(yīng)液過濾，得到改性防腐劑。

9、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟a1中的苯并三氮唑的用量為乙醇質(zhì)量的8%-14%，所述甲基苯并三氮唑的用量為乙醇質(zhì)量的6%-10%，所述2-巰基苯并噻唑的用量為乙醇質(zhì)量的5%-8%。苯并三氮唑是一種金屬防腐的緩蝕劑，在鍍液中，它能在銅表面形成一層保護(hù)膜，防止銅被氧化，它也不會(huì)使鍍層發(fā)脆。因?yàn)樗粫?huì)干擾銅原子在沉積過程中的正常排列，不會(huì)引入導(dǎo)致鍍層脆性增加的雜質(zhì)或缺陷，甲基苯并三氮唑它對(duì)銅及其合金有良好的緩蝕效果，通過在銅表面形成化學(xué)吸附膜來抑制腐蝕反應(yīng)，它不會(huì)改變鍍層的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，2-巰基苯并噻唑，其分子中的硫和氮原子能夠與銅表面發(fā)生化學(xué)吸附，形成穩(wěn)定的保護(hù)膜，這種保護(hù)膜可以有效地隔離空氣和其他腐蝕性介質(zhì)，它不會(huì)改變鍍層的結(jié)晶過程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不會(huì)引入使鍍層變脆的因素。

10、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟a4中表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉，用量為乙醇質(zhì)量的2%-3%，所述緩釋增效劑為鉬酸鈉，用量為乙醇質(zhì)量的0.5%-1.5%，所述抗氧化劑為叔丁基對(duì)苯二酚，用量為乙醇質(zhì)量的0.5%-1.5%，所述抗氧化劑為叔丁基對(duì)苯二酚，用量為乙醇質(zhì)量的0.5%-1.5%。鉬酸鈉在溶液中會(huì)形成鉬酸根離子，這些離子可以吸附在金屬表面，與金屬離子發(fā)生反應(yīng)，形成一層復(fù)雜的保護(hù)膜。這種保護(hù)膜具有良好的阻隔性能，能夠阻止腐蝕性物質(zhì)接近金屬表面，叔丁基對(duì)苯二酚通過自身被氧化，從而保護(hù)金屬和防腐劑的有效成分。它的抗氧化作用主要是基于其酚羥基（-oh）結(jié)構(gòu)，能夠提供氫原子來中和自由基，阻止氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行。在與改性防腐劑共同作用時(shí)，延長(zhǎng)防腐劑的有效作用時(shí)間，確保在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)鍍層進(jìn)行有效的保護(hù)。

11、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟a1中攪拌時(shí)間為10-15分鐘，攪拌溫度為26℃；步驟a3中攪拌時(shí)間為30-50分鐘，攪拌溫度為50-60℃；步驟a4中攪拌時(shí)間為15-20分鐘

12、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，其特征在于，包括以下步驟：

13、步驟s1：將10g五水硫酸銅加入60ml去離子水中，進(jìn)行攪拌溶解，溶解完全后，將溶液轉(zhuǎn)移至100ml容量瓶中，用去離子水沖洗燒杯2-3次，沖洗液一并倒入容量瓶，然后定容至100ml，得到溶液u1；

14、步驟s2：稱取42g?羥基乙叉二膦酸放入帶有攪拌裝置的反應(yīng)釜中，然后取700ml去離子水，倒入反應(yīng)釜中，開啟攪拌器進(jìn)行攪拌，直至羥基乙叉二膦酸溶解，得到溶液u2；

15、步驟s3：稱取2g整平劑、1.5g改性防腐劑和1.5g光亮劑分別置于相同規(guī)格的三個(gè)燒杯中，并加入10ml的去離子水進(jìn)行攪拌混合，分別制得整平劑溶液、防腐劑溶液和光亮劑溶液；

16、步驟s4：將溶液u1倒入裝有溶液u2的反應(yīng)釜中進(jìn)行混合，混合完成后，滴加氫氧化鉀溶液進(jìn)行二次混合，直至ph值調(diào)整至8，制得反應(yīng)液；

17、步驟s5：在反應(yīng)液中加入30g無水碳酸鉀，進(jìn)行攪拌混合，混合完成后，再次滴加氫氧化鉀溶液進(jìn)行混合，直至ph值調(diào)整至11，制得預(yù)備鍍液；

18、步驟s6：將步驟s3制得的整平劑溶液、防腐劑溶液和光亮劑溶液依次加入預(yù)備鍍液中進(jìn)行攪拌混合，混合完成后，用去離子水將鍍液定容至1l，制得無氰堿銅打底鍍液。

19、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟a1中，混合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體監(jiān)測(cè)方法如下：

20、步驟b1：通過溶液采集模塊獲取溶液濃度數(shù)據(jù)，在反應(yīng)釜中加裝溫度傳感器、流量傳感器和攪拌速度傳感器，并通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行記錄，獲取溶液混合數(shù)據(jù)；

21、步驟b2：將從步驟b1獲取的數(shù)據(jù)輸入至數(shù)據(jù)處理模塊，并建立多元線性回歸模型，輸出溶液混合效果數(shù)據(jù)；

22、步驟b3：根據(jù)溶液混合效果數(shù)據(jù)，制定執(zhí)行方案，若溶液混合效果數(shù)據(jù)低于儲(chǔ)存模塊中的預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，則啟動(dòng)反饋調(diào)整機(jī)制，調(diào)整攪拌速度和時(shí)長(zhǎng)，直至溶液混合效果數(shù)據(jù)高于預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，混合結(jié)束。

23、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述溶液混合數(shù)據(jù)包括：反應(yīng)釜中溶液的溫度，溶液的流量和攪拌器的攪拌速度。

24、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟b2中多元線性回歸模型的建立步驟為，通過反應(yīng)釜中的各類傳感器和溶液采集模塊，收集乙醇初始體積、溫度、攪拌速度、各溶質(zhì)質(zhì)量、溶解時(shí)間以及對(duì)應(yīng)的混合均勻度指標(biāo)數(shù)據(jù)，并確定自變量和因變量；假設(shè)因變量與自變量存在線性關(guān)系，用線性方程表示，同時(shí)假設(shè)隨機(jī)誤差項(xiàng)服從特定正態(tài)分布，并采用最小二乘法，利用收集的數(shù)據(jù)估計(jì)回歸系數(shù)；進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)、顯著性檢驗(yàn)以及殘差分析，判斷模型的合理性，根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果，對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，多元線性回歸模型的計(jì)算公式如下：

25、所述為乙醇的初始體積，為溫度，s為攪拌速度，苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑、2-巰基苯并噻唑的質(zhì)量分別為、和，溶解時(shí)間為、和，定義混合均勻度指標(biāo)為m，其取值范圍為0-1，m=0表示完全未混合均勻，m=1表示完全混合均勻。

26、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為，所述步驟b3中，執(zhí)行方案的具體操作步驟為：

27、步驟c1：從儲(chǔ)存模塊中預(yù)先設(shè)定溶液混合達(dá)到理想狀態(tài)的一個(gè)臨界值；

28、步驟c2：基于多元線性回歸模型，從數(shù)據(jù)處理模塊接收溶液混合效果數(shù)據(jù)，并將接收到的溶液混合效果數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；

29、步驟c3：如果溶液混合效果數(shù)據(jù)大于或等于預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，則判定溶液已經(jīng)混合好，輸出“是”的結(jié)果，后續(xù)可以按照正常的工藝流程繼續(xù)進(jìn)行下一步操作；如果溶液混合效果數(shù)據(jù)小于預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)，則判定溶液尚未混合好，輸出“否”的結(jié)果，啟動(dòng)反饋調(diào)整機(jī)制，對(duì)攪拌速度和時(shí)長(zhǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使其最終能夠達(dá)到或超過預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)。

30、本發(fā)明的有益效果如下：

31、1.本發(fā)明通過鍍液中各成分協(xié)同作用，使鍍層具有良好的光亮度、結(jié)合力、硬度、耐磨性和耐腐蝕性。五水硫酸銅提供穩(wěn)定的銅離子源，有助于形成致密平整鍍層；hedp控制銅離子釋放，細(xì)化結(jié)晶；整平劑改善平整度；光亮劑細(xì)化結(jié)晶結(jié)構(gòu)，共同提升鍍層外觀和性能。

32、2.本發(fā)明通過設(shè)置hedp與銅離子絡(luò)合維持鍍液穩(wěn)定；無水碳酸鉀緩沖ph值，與其他成分協(xié)同防止沉淀等不穩(wěn)定現(xiàn)象，穩(wěn)定的鍍液性能保證了鍍層質(zhì)量的一致性，延長(zhǎng)鍍液使用壽命，減少因鍍液不穩(wěn)定導(dǎo)致的鍍層質(zhì)量問題和鍍液更換成本，氫氧化鉀溶液精確調(diào)節(jié)ph值，提供適宜堿性環(huán)境，利于金屬離子穩(wěn)定存在和反應(yīng)進(jìn)行，確保鍍液中化學(xué)反應(yīng)正常，影響鍍層結(jié)晶過程，對(duì)鍍層結(jié)合力、光亮度等質(zhì)量指標(biāo)有重要作用。

33、3.本發(fā)明通過無氰配方符合環(huán)保要求，減少對(duì)環(huán)境的污染，避免使用劇毒氰化物帶來的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)降低廢水處理難度和成本，有利于可持續(xù)生產(chǎn)，改性防腐劑有效抑制霉菌生長(zhǎng)，防止鍍液發(fā)霉變質(zhì)，延長(zhǎng)鍍液使用周期。其特殊制備方法使各成分協(xié)同作用，在防腐同時(shí)不影響鍍層結(jié)合力，確保鍍層質(zhì)量穩(wěn)定，保證生產(chǎn)連續(xù)性和穩(wěn)定性。

34、4.本發(fā)明通過設(shè)置詳細(xì)的鍍液配制步驟，各成分溶解、混合順序及條件等，確保鍍液成分均勻準(zhǔn)確，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量一致性。例如在不同?ph?值階段加入不同試劑，保證反應(yīng)充分進(jìn)行，混合檢測(cè)系統(tǒng)通過多元線性回歸模型計(jì)算混合均勻度，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶液混合過程，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)混合問題并發(fā)出警報(bào)。操作人員可據(jù)此調(diào)整工藝參數(shù)，保證溶液混合均勻，提高鍍液質(zhì)量穩(wěn)定性，減少因混合不均導(dǎo)致的鍍層缺陷。