黃銅抗變色表面處理工藝

1、.黃銅抗變色表面處理工藝第21卷第10期2000年10月糾3腐蝕與防護C0RR0SIoN&PRO'IECTIONVo1.21No.10October2000黃銅抗變色表面處理T藝f7?京舡i00020)/7,(北京化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系北京【L1/【I摘要研究了多種添加劑對人體汗液中黃銅的緩蝕作用,發(fā)現(xiàn)含硫有機物BJL對黃銅有一定緩蝕作用,與BTA有協(xié)同效應(yīng).并具有抑制陽極過程為主的特征.研究了一組由BTA,腳L,含氧有機成膜物JYQ和輔荊所組成的鈍化一涂裝溶液及工藝,實施此工藝后的黃銅.耐醋酸鹽霧腐蝕達846h上.主題詞盟一!蘭翌藉移卜吾,鑲,SURFACETREATME

2、NTPROCESSFoRANTITARNISHONBRASSJinXufangChenXujun(DepartmentotAppliedChemistry,BeijingUniversityotChemicalTechnology,Beijing100029)AbstractTheinhibitionofsomechemica1additivesforbrassInartificalsweatsolutionwssstudiedltfoundthatBJL,whichisanorganicscontainingsulphur.isaninhtbitorf0rbrass.BJLandBTAexh

3、ibitedgoodsynergisticactiononcorrosioninhibition.BJLblockedmainlytheanodieprocessolcorrosion-Apassivation-coatIgsolutioncomposedolBJL.BTA.filmormcrJYQandassistantagentsandtheprocessoftreatmentwerestudled,TheantitarnishingperiodotbrassinaceticacLdsaltspraytestwagreatlyextendeduptor1oTethan854hoursbyt

4、heprocessingKeywordsBrassPasslyarion-coatingAntitarnish1弓f言銅和銅臺金廣泛應(yīng)用于建筑,包裝,飾品,貨幣,工藝雕塑等.尤其在建筑和雕塑藝術(shù)品中的用量很大.為保持其美麗的色澤和外觀,對銅和銅合金的表面拋光和防變色處理已經(jīng)進行了大量的工作.如鉻和超低鉻鈍化法,有機緩蝕劑保護法,涂層法等.應(yīng)用實踐表明,現(xiàn)有的處理技術(shù)在防變色性能,對人體和環(huán)境的安全性,工藝的經(jīng)濟性等方面尚未完全滿足生產(chǎn)應(yīng)用的要求.本文研究目的在于改善用苯并三氮唑(BTA)對銅合金作表面處理的防變色性能,摸索化學(xué)轉(zhuǎn)化和溶層處理過程簡化的途徑,研究一種有效,經(jīng)濟,簡便和低污染的銅和

5、銅合金的鈍化-涂裝工藝.2實驗方法試驗材料黃銅;試驗溶液人工汗液加緩蝕劑.自然充氣.人工汗漓組成(g/L)氯化銨15.5;氯化鈉20;尿素5;醋酸2.5:乳酸15;pH一7.0線性極化和揪化曲線刪試:采用M352電化學(xué)測試系統(tǒng);鉑輔助電極;飽和甘汞電極為參比電極試驗溫度30士1.c交流阻抗用398阻抗測試系統(tǒng).中性鹽霧試驗用YQ一25D型鹽霧箱,35±ZC,Rtt>95,50±10g/L氯化鋪,pH6.57.2.醋酸鹽霧試驗用YQ一25D型鹽霧箱,35±2C,RH>95,5010g/L氯化鈉.用醋酸調(diào)pH3.13.3涂層干燥時間檢測法,

6、加溫耐鹽水試驗,耐酸堿性測定,耐水性測定均參照GB176379.粘度測定參照GB172379,柔韌性測定參照GB173179.抗沖擊強度參照GB173279,附著力測定參照GB172079.耐熱性試驗參照GB173579.耐寒性試驗用黃銅試片浸涂成膜,白干后置于一zo.c的冷柜內(nèi).一定時間后取出,置于空氣中至室溫檢查起層,皺皮,鼓泡,開裂,變色等現(xiàn)象.耐濕熱性試驗條件49±1oc,RH95耐溶劑性試驗用試片涂膜.自干后.浸入25士1oC的溶劑汽油中加蓋.每24h觀察一次漆膜.3結(jié)果與討論3.1緩蝕劑對人工汗液中黃銅極化電阻的影響試驗結(jié)果見表1表l表明,在人工汗液中,1.12×

7、;10g/L的BJL對黃銅腐蝕的抑制效果大于4g/L的BTA,兩者復(fù)配使用產(chǎn)生明顯的協(xié)同效應(yīng).3.2緩蝕劑對黃銅表面保護性能的影響金旭芳等:黃銅抗變色表面處理工藝表1黃銅在含與不含緩蝕劑的人工汗液中的極化電阻(30土rc)添加荊濃g/L極化電阻Rk.q無0苯井三唑(BTA)400丹寧酸27910-.BTA+丹寧酸4.00/27910叫鉬酸鈉5.呻BTA+鉬酸鈉4.00/500B,A+鉬羥酸乙川4.口/500/5.00=磷酸盯A+職氧永4OO,5.0OBTA+碘化鉀4.00/500BTA+草酸鈉4.00/5002?巰基苯井噻唑(MBT)1.54×10一MBT+癸二酸鈉154×

8、】0_./333MBT+丹寧】.54×10-./2.79×10一畔唑4.00丙烯基硫腺4.吉硫有機化臺物(BJL)1.12】0BJL+癸二酸鈉】.】2×10_./3.33B】L+丹寧酸1.12×1O一/27910I1BJL+BTA1.12×10_./400BJL+MBT1.12×10一/1.54×10BJL+苯甲酸鈉】2×10_./S.001.273×1O-.2.48418365.5076.008×】0-.53522.9914038309847924.270×10-.4.0732.03

9、4】.404×102286×】0-'6.5309.518】.】s右X1O40.651.465×103.712由表2可見,BTA和BJL的協(xié)同作用亦使黃銅的抗鹽霧性能顯著超過BTA和BIL單獨作用時的效果.表2緩蝕劑對黃銅表面抗鹽霧性能的影響(60C,浸涂3rain)A一光亮如初B一輕教變色c一嚴重腐蝕3.3BTA和BJL對黃銅電化學(xué)性能的影響圖1表明,黃銅在含有BTA及BTA加BJL的汗液中的陰極極化曲線變化都不大.而陽極極化曲線的斜率顯著增大,自腐蝕電位正移.陽極鈍化區(qū)間明顯,BIL與BTA協(xié)同作用使黃銅的鈍化行為更為明顯.實驗結(jié)果表明.鈍化液中加入BJ

10、L后黃銅抗醋酸鹽霧腐蝕試驗的性能顯著提高.由24h后輕變色提高到168h后仍光亮如初.3-4輔劑對黃銅表面抗鹽霧性的影響?442?童邑>章霉圖1黃銅在舍與不舍BTA,BJL的人工汗液中的極化曲線1空白2BTA3.BTA+BJL輔劑對銅合金表面鈍化膜的性能有重要的影響傳統(tǒng)工藝中采用丁炔二醇作為光亮劑.但丁炔二醇的使用受到限制本文研究了有機酸及其鹽等作為輔劑對黃銅表面的BTA鈍化膜的抗鹽霧性能的影響.表3表明.配方3的耐鹽霧性能最好.本文以多羥基酸s,烷基硫酸鹽作為BTA的輔荊.并配以BJL組成鈍化劑.通過正交實驗研究BTA(1,4,6g/L),BJL(O.1,0.5,1.1g/L)

11、,多羥基酸S(0.01,0.1,2g/L),烷基硫酸鹽(0.01,0.1,2g/L)四因素三水平對鈍化膜抗醋酸鹽霧試驗性的|l;響結(jié)果表明,影響抗鹽霧性能的因素由主到次依次為BJL,多羥基酸s,烷基硫酸鹽,BTA.進一步實驗表明,當(dāng)多羥基酸s,烷基硫酸鹽的濃度在0.12g/L的范圍內(nèi)變化,對黃銅的抗醋酸鹽霧性能基本上無影響.因此,以4g/LBTA,0.5g/LBJL,2g/L多羥基酸S,0.1g/L烷基硫酸鹽作為鈍化荊的基本組成做進一步研究.表3輔劑對黃銅表面的BTA鈍化膜的抗中性鹽霧性能的髟響金旭芳等黃銅抗變色表面處理工藝3.5鈍化溫度和時間的影響圖2表明,當(dāng)處理溫度低于5O.c,膜的抗變色

12、性能隨溫度的升高而顯著增大;當(dāng)處理溫度為70.C,黃銅抗變色性能較好,BTA在黃銅表面發(fā)生了絡(luò)合作用,增強了黃銅的抗變色性能.當(dāng)處理溫度高于70,其抗變色性能變化不大.圖3表明,處理時間少于5rain時,黃銅抗變色性能隨時聞的延長而顯著增強處理5min時,抗變色性最佳;此后隨著處理時間的增加,黃銅的抗變色性能反而下降.圖2處理溫度對抗變色性能的影響'處理時間3rain)田3處理時問對抗變色性能的影響(處理溫度70C)3.6鈍化,涂裝一步法根據(jù)所選鈍化劑BTA.BJL易溶于醇,輔劑易溶水的特點,經(jīng)過對多種成膜劑的比較研究,選定含氧有機化合物JYQ樹脂為主要成膜材料,乙醇,丁醇和水為主要溶

13、劑,通過JYQ樹脂(10,30,50g/L),乙醇/丁醇(1:l,1:3,1:5),水(0,50,100g/L)三因素三水平的正交試驗,結(jié)果表明.影響抗醋酸鹽霧性的因素依次為JYQ,丁醇/乙醇,水.鈍化一涂裝液的配比為(g/L):JYQ40,BTA4,BJL07,并輔加烷基硫酸鹽0.1,多羥基酸S0.1,丁醇/乙醇1:3,水余量,處理溫度以70c為宜.圖4表明,處理時間為5rnin時,黃銅抗變色性能最佳,以后隨著處理時間的增加,抗變色性能反而下降,這可能是由于持續(xù)高溫而使膜受到破壞.固4處理時間對涂膜抗變色性能的影響(赴理溫度7O.C)處理工藝:脫脂冷水洗腐蝕(硫酸)冷水洗出光冷水洗鈍化涂裝液

14、(浸涂,7O*(2,5min)自然干燥檢驗.3.7鈍他一涂裝一步法處理和涂層的性質(zhì)溶液外觀:無色透明溶液;粘度29.33s;貯存穩(wěn)定性良好.黃銅鈍化涂層的性質(zhì):膜無色透明;厚5.373(g/m);表干時間2min22s;宴干時間3min22s;附著力l級柔韌性lram;抗沖擊強度>50kg?cFfl,;耐鹽水性>144h;耐水性>864h;耐酸性>48h;耐溶劑性>8h;耐堿性>24h;耐醋酸鹽霧試驗>864h耐熱性864h;耐寒性>360h.4結(jié)論在人工汗液中.含硫有機化合物BJL對黃銅具有以陽極抑制作用為主的緩蝕荊的特征,與BTA復(fù)配使用時,產(chǎn)生明顯的協(xié)同效應(yīng),與輔劑組成鈍化液可使黃錒抗醋酸鹽霧腐蝕性能顯著提高.與含氧有機成膜物質(zhì)JYQ組成黃銅的鈍化一涂裝液處理黃銅.進行一步化處理.黃錒抗醋酸鹽霧性能可達864h以.參考文獻1芬克FW,博伊藹wK.海洋環(huán)境中金屬的腐蝕.北京: