CN106119946A - 一种铝合金电解剥离剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：氧化剂：50‑100份；导电盐：100‑180份；缓蚀剂：30‑60份；第一络合剂：10‑20份；第二络合剂：3‑5份；缓冲剂：8‑15份。本发明公开的电解剥离剂具有退镀效果好、效率高、绿色环保、利于安全生产的优点，能够降低成本，提高效益。

Description

一种铝合金电解剥离剂
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，具体涉及一种铝合金电解剥离剂。
背景技术
在电镀技术领域，由于电镀工厂在实际电镀过程中会遇到各种不确定因素 ( 如机器设备、材料、作业方法、环境、管理等 )，因此在大规模的工业化生产中，经常会出现电镀不良品，造成大量浪费，使成本增加。为减少浪费、节省成本，通常会使用各种方法将不良品工件表面镀层剥离掉，实现工件的回收使用。常用的剥离方法分为化学剥离和电解剥离。
目前，铝合金表面镀层剥离还是以化学剥离的方式为主，将铝合金表面的镀层工件表面的铜、镍、铬镀层剥离掉，实现铝合金工件表面铜素材的回收使用。为确保剥离时其导电良好，通常采用作为硝酸、硫酸等强酸腐蚀退除铝合金表面的铜、镍、铬镀层。但是，利用硝酸等强腐蚀剂剥离镀层，退镀过程中会不断释放出大量的黄烟及在反应时释放出非常高的热量，对操作工人身体和安全具有很大的危险性；同时释放出来的黄烟（主要成分为二氧化氮）等产生大量废气会造成环境污染，易引发酸雨的产生；易腐蚀工件，影响工件的回收使用。
为满足环境友好型安全生产的需要，进一步提高退镀的效果和效率，急需寻找更好的铝合金电解剥离剂来解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种退镀效果好、效率高、利于安全生产的环保型铝合金电解剥离剂。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：50-100份；
导电盐：100-180份；
缓蚀剂：30-60份；
第一络合剂：10-20份；
第二络合剂：3-5份；
缓冲剂：8-15份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
进一步的，所述氧化剂为重铬酸钾、重铬酸钠、重铬酸钙、重铬酸铵中的一种或几种。
采用重铬酸盐作为氧化剂，在电解的过程中对铝合金表面的金属铜层具有很好的氧化效果。具体的，在氢离子存在的情况下，重铬酸根中的中心原子与氧原子形成d-pπ键等类似作用的化学键来增强电子云的扩散能力,使得中心原子的电子云在pH值减小是能够很好的被削减；另外根据奈斯特（或称能斯特）方程,重铬酸根中含有O原子,生成物中都有水，所以在酸性条件下即H+浓度增大的情况下反应趋势会加强，表现出强氧化性，可以为铜的氧化剂，重铬酸根在阳极放电使镀层金属溶解剥离，从而达到退除上述金属镀层的目的。
进一步的，所述导电盐为硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙中的一种或几种。
本发明选用硝酸盐作为剥离过程中提高退镀液导电性能(电导率)而加入的惰性强电解质，几乎能够百分之百在镀液中电离成正、负离子。具体地说，硝酸盐电离产生的阳离子的析出电位都很负，不会在阴极还原，而生成的阴离子在阳极的氧化电位又很正，不会在阳极被氧化，只有带出损耗，因此具有很好的导电性能。通过导电盐的作用，有效提高退镀液中的导电性能，能够有效地提高铜镀层的剥离速率，达到缩短退镀周期的效果。因为电解液中存在NO3-，则进行如下反应：
NO3 -+7H2O+8e→NH4 ++10OH-
NO3 -+10H++8e→NH4 ++3H2O
该反应消耗H+，从而抑制了H+的还原过程，减少了镀件表面产生针孔。同时产生的NH4 +可提供NH3，它与双电层中的Cu2+配合，从而降低了高电流密度区Cu2+的沉积速率，避免使用大电流密度时出现局部烧焦现象，从而扩大电流密度上限，为提高电解速率提供了保障。
同时， NO3-也可以为铜的氧化剂，NO3-在阳极放电使镀层金属溶解剥离，从而达到退除上述金属镀层的目的。同时，由于硝酸盐性质较稳定，毒性较低，使用时无废气、废水产生，对设备无腐蚀性，符合安全环保生产的要求，同时便于运输、储藏。
进一步的，所述缓蚀剂为8-羟基喹啉、丙炔醇、苯并三氮唑、碳酸氢钙、硅酸盐、磷酸氢二钠、吖啶、烟酸、黄连素中的一种或几种。
本发明选用的缓蚀剂可为8-羟基喹啉、丙炔醇、苯并三氮唑中的一种或几种有机化合物。有机缓蚀剂分子上的反应基团和腐蚀过程中生成的金属离子相互作用生成沉淀膜，而抑制阴阳两极的电化学过程。8-羟基喹啉、丙炔醇、苯并三氮唑均可在碱性介质中对铝的腐蚀有缓蚀作用，这是由于缓蚀剂和铝离子反应生成的不溶性配合物沉淀膜覆盖在铝表面，抑制了铝在碱性水溶液中的腐蚀。苯并三氮唑对铜的缓蚀作用也认为是生成了不溶性的聚合物沉淀膜；
本发明选用的缓蚀剂可为碳酸氢钙、硅酸盐及磷酸氢二钠中的一种或几种。在中性含氧的水中，铝离子可以和阴极反应生成的氢氧根离子反应生成难溶的氢氧化铝沉淀膜覆盖于阴极，而抑制阴极反应。磷酸氢二钠在有溶解氧情况下，可以和铝离子反应生成一种不溶性的混合物薄膜，抑制铝合金的腐蚀；
本发明选用的缓蚀剂可为吖啶、烟酸、黄连素中的一种或几种杂环化合物，它们均具有多个吸附活性中心的平面结构。其Mulliken电荷、最高占据轨道（HOMO）能量和最低空轨道（LUMO）能量分布显示活性中心主要集中在氧原子、氮原子和杂环周围。该类化合物可通过这些活性中心吸附在铝合金基体表面以阻止基体发生电极反应，且其前线轨道同镀层表面原子的前线轨道能够相互作用，使得杂环化合物可通过在镀层钢材表面形成吸附膜而阻止镀层在退镀液介质中的溶解，进而起到有效地阻碍氢离子接近铝合金基体的作用。
进一步的，所述第一络合剂为六次甲基四胺。
进一步的，所述第二络合剂为烷基胺、二丙炔氧甲基烷基胺、氢化聚氧化亚烷基氧烷基胺中的一种或几种。
本发明采用两种络合剂相配合的方式，保证在退镀过程中不产生镀层金属离子积累，能够起到净化溶液的效果，稳定退镀速度，并且对镀层金属具有活化作用，可提高退镀速度。
进一步的，所述缓冲剂为硫脲、邻二甲苯硫脲、2-硫脲嘧啶、丙烯基硫脲中的一种或几种。
氢离子和金属离子在阴极上竞争还原,使得阴极附近溶液的pH高于本体溶液。当电解液的pH较低时,氢离子还原较多,电流效率降低；pH较高时,易形成氢氧化铜等沉淀而影响电解质量，即使电解液pH控制在一定的范围内，若无缓冲剂或电流密度太大时,也会在阴极附近形成氢氧化铜等沉淀。此外，缓冲剂还能够配合络合剂起到降低溶液pH的作用，进一步提高反应体系pH值的稳定性。可见,缓冲剂在此过程起着非常重要的作用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
对比传统的硝酸加硫酸的铝合金退镀剥离剂，本发明采用工艺更优的电解剥离的方式，特别选用导电盐为硝酸盐、缓蚀剂为杂环化合物、第一络合剂为多环杂环类化合物、第二络合剂为烷基胺类化合物、缓冲剂为硫脲及其化合物的新工艺，退镀速度比传统工艺有明显提高，并且退镀效果好，有效缩短退镀时间，节省了生产成本。
本发明中由于去除了硝酸和硫酸的化学物质，首先工人在生产的安全性上得到保障的；并且由于配方中没有添加硝酸，所以在操作过程中也不会释放黄烟等污染性物质，为环境友好型的剥离剂。
本发明工艺使用简便，成本低，使用寿命长，是不良铝合金电镀件反电剥离的最好选择。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：85份；
导电盐：150份；
缓蚀剂：45份；
第一络合剂：16份；
第二络合剂：4份；
缓冲剂：12份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
本实施例中，所述氧化剂为重铬酸钾，所述导电盐为硝酸钠，所述缓蚀剂为苯并三氮唑，所述第一络合剂为六次甲基四胺，所述的第二络合剂为烷基胺，所述缓冲剂为硫脲。
实施例2
本实施例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：85份；
导电盐：100份；
缓蚀剂：45份；
第一络合剂：16份；
第二络合剂：4份；
缓冲剂：12份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
本实施例中，所述氧化剂为重铬酸钾，所述导电盐为硝酸钠，所述缓蚀剂为硅酸盐，所述第一络合剂为六次甲基四胺，所述的第二络合剂为烷基胺，所述缓冲剂为硫脲。
实施例3
本实施例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：85份；
导电盐：150份；
缓蚀剂：30份；
第一络合剂：16份；
第二络合剂：4份；
缓冲剂：12份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
本实施例中，所述氧化剂为重铬酸钾，所述导电盐为硝酸钠，所述缓蚀剂为8-羟基喹啉，所述第一络合剂为六次甲基四胺，所述的第二络合剂为烷基胺，所述缓冲剂为硫脲。
实施例4
本实施例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：60份；
导电盐：150份；
缓蚀剂：45份；
第一络合剂：16份；
第二络合剂：4份；
缓冲剂：12份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
本实施例中，所述氧化剂为重铬酸钾，所述导电盐为硝酸铵，所述缓蚀剂为磷酸氢二钠，所述第一络合剂为六次甲基四胺，所述的第二络合剂为二丙炔氧甲基烷基胺，所述缓冲剂为丙烯基硫脲。
实施例5
本实施例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：95份；
导电盐：160份；
缓蚀剂：50份；
第一络合剂：18份；
第二络合剂：5份；
缓冲剂：15份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
本实施例中，所述氧化剂为重铬酸钠，所述导电盐为硝酸铵，所述缓蚀剂为吖啶，所述第一络合剂为六次甲基四胺，所述的第二络合剂为二丙炔氧甲基烷基胺，所述缓冲剂为2-硫脲嘧啶。
实施例6
本实施例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：65份；
导电盐：110份；
缓蚀剂：40份；
第一络合剂：16份；
第二络合剂：4份；
缓冲剂：20份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
本实施例中，所述氧化剂为重铬酸钠，所述导电盐为硝酸铵，所述缓蚀剂为黄连素，所述第一络合剂为六次甲基四胺，所述的第二络合剂为二丙炔氧甲基烷基胺，所述缓冲剂为2-硫脲嘧啶。
实施例7
本实施例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：75份；
导电盐：140份；
缓蚀剂：45份；
第一络合剂：15份；
第二络合剂：4份；
缓冲剂：8份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
本实施例中，所述氧化剂为重铬酸钾，所述导电盐为硝酸铵，所述缓蚀剂为碳酸氢钙，所述第一络合剂为六次甲基四胺，所述的第二络合剂为氢化聚氧化亚烷基氧烷基胺，所述缓冲剂为丙烯基硫脲。
对比例1
本对比例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：75份；
导电盐：140份；
缓蚀剂：45份；
第一络合剂：15份；
第二络合剂：4份；
缓冲剂：12份；
本对比例中，所述氧化剂为硝酸，所述导电盐为硫酸盐，所述缓蚀剂为多羟基醛，所述第一络合剂为丙三醇，所述的第二络合剂为柠檬酸盐，所述缓冲剂为酒石酸钾钠。
对比例2
本对比例提供一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：75份；
导电盐：140份；
缓蚀剂：45份；
第一络合剂：15份；
第二络合剂：4份；
缓冲剂：12份；
本对比例中，所述氧化剂为硝酸铵，所述导电盐为焦磷酸钙，所述缓蚀剂为多羟基醛，所述第一络合剂为丙三醇，所述的第二络合剂为柠檬酸盐，所述缓冲剂为酒石酸钾钠。
实验例
1.1000kg的铝合金板上镀上质量为0.5-1g的铬镀层。采用现有技术（比如电压6-10V、 电流密度10-25A/dm3，阴极为铝合金板），以及上述镀层剥离药水对铬镀层进行电解处理。 通过计算处理前后钢板质量的变化获得镀层剥离率。测试钢板间的摩擦系数。测试电解容 器底部固体沉淀物质量。以上指标测试结果均为三组平行实验结果平均值，其结果如下表 所示。3
实验组 镀层剥离率（%） 滑动摩擦系数 电解容器底部固体沉淀物质量（g） 外观
实施例1 99.915 0.13 0.03 表面平整、光滑
实施例2 99.927 0.13 0.06 表面平整、光滑
实施例3 99.899 0.13 0.03 表面平整、光滑
实施例4 95.152 0.18 0.17 表面暗淡、无光泽
实施例5 99.748 0.27 0.18 表面粗糙，有明显的凹坑
实施例6 94.962 0.19 0.11 表面暗淡、无光泽
实施例7 94.133 0.18 0.08 表面暗淡、无光泽
对比例1 97.624 0.42 0.34 表面粗糙，有明显的凹坑和凸粒
对比例2 96.012 0.42 0.38 表面粗糙，有明显的凹坑和凸粒
2.1000kg的铝合金板上镀上质量为0.5-1g的镍镀层。采用现有技术（比如电压6-10V、 电流密度10-25A/dm3，阴极为铝合金板），以及上述镀层剥离药水对镍镀层进行电解处理。 通过计算处理前后钢板质量的变化获得镀层剥离率。测试钢板间的摩擦系数。测试电解容 器底部固体沉淀物质量。以上指标测试结果均为三组平行实验结果平均值，其结果如下表 所示。3
实验组 镀层剥离率（%） 滑动摩擦系数 电解容器底部固体沉淀物质量（g） 外观
实施例1 99.736 0.13 0.04 表面平整、光滑
实施例2 99.924 0.13 0.08 表面平整、光滑
实施例3 99.865 0.13 0.04 表面平整、光滑
实施例4 96.452 0.19 0.10 表面平整、光滑
实施例5 99.618 0.25 0.14 表面粗糙，有明显的凹坑
实施例6 94.862 0.17 0.09 表面粗糙，有明显的凹坑
实施例7 95.033 0.17 0.09 表面暗淡、无光泽
对比例1 98.324 0.41 0.33 表面粗糙，有明显的凹坑和凸粒
对比例2 98.012 0.41 0.31 表面粗糙，有明显的凹坑和凸粒
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种铝合金电解剥离剂，其原料按重量计包括：
氧化剂：50-100份；
导电盐：100-180份；
缓蚀剂：30-60份；
第一络合剂：10-20份；
第二络合剂：3-5份；
缓冲剂：8-15份；
其中，所述氧化剂为重铬酸盐，所述导电盐为硝酸盐，所述第一络合剂为多环杂环类化合物，所述的第二络合剂为烷基胺类化合物，所述缓冲剂为硫脲及其化合物。
2.根据权利要求1所述的铝合金电解剥离剂，其特征在于：所述氧化剂为重铬酸钾、重铬酸钠、重铬酸钙、重铬酸铵中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的铝合金电解剥离剂，其特征在于：所述导电盐为硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、硝酸钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的铝合金电解剥离剂，其特征在于：所述缓蚀剂为8-羟基喹啉、丙炔醇、苯并三氮唑、碳酸氢钙、硅酸盐、磷酸氢二钠、吖啶、烟酸、黄连素中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的铝合金电解剥离剂，其特征在于：所述第一络合剂为六次甲基四胺。
6.根据权利要求1所述的铝合金电解剥离剂，其特征在于：所述第二络合剂为烷基胺、二丙炔氧甲基烷基胺、氢化聚氧化亚烷基氧烷基胺中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的铝合金电解剥离剂，其特征在于：所述缓冲剂为硫脲、邻二甲苯硫脲、2-硫脲嘧啶、丙烯基硫脲中的一种或几种。
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