镀铜添加剂及其制备方法和在焊丝镀铜中的应用

摘要

一种镀铜添加剂及其制备方法和在焊丝镀铜中的应用,镀铜添加剂是由三组份有机物的混合物组成,其重量比为第一组份:第二组份:第三组份=1∶50—400∶70—450,在焊丝镀铜中的应用是由硫酸铜、硫酸亚铁、浓硫酸和镀铜添加剂按一定量配制成镀液,在30—45℃进行镀铜。本发明具有镀铜添加剂易制造,成本低;在镀铜时,使用温度低,不产生酸雾;一次镀铜成功,生产成本低,并不生产污染等优点。

说明书

本发明属于一种镀铜添加剂及其制备方法和在焊丝镀铜中的应用。

自1983年以来，我国为推广、发展CO₂气体保护焊丝生产，从外国引进多条先进的生产线，这些生产线采用的工艺是将φ5．5mm的盘条先拉拔成φ1．865mm的线材，再将φ1．865mm的线材经酸洗、水洗、化学镀铜，然后湿拉成所需的φ1．6mm、φ1．2mm、φ1．0mm、φ0．8mm等各种规格的镀铜焊丝，由于我国尚未解决上述先镀后拉工艺中的镀铜技术，所以在引进设备的同时，还需长期购买外国公司提供的镀铜添加剂，如redskin15M、17S及Candon E 1，这些添加剂在使用时需将镀铜液加热到60-70℃，并产生酸雾，既耗电能，又腐蚀设备，且导致工作环境变坏。

为了解决上述问题，日本专利JP62，199，287是先在常温下进行化学镀铜，再进行第二次氰化物电解镀铜。宣天鹏等提出的“铜包钢线的生产工艺及其应用”[电镀与涂饰17(3)26-28，1998]，采用的是先预镀镍，其后在10-40℃温度下进行酸性硫酸盐镀铜。上述两种方法都必须进行二次操作，这就增加了生产成本，并且氰化物和镍的废液污染环境。

本发明的发明目的是提供一种生产成本低，且无污染的镀铜添加剂及其制备方法和在焊丝镀铜中的应用。

本发明的镀铜添加剂的各组份及其重量比如下：

第一组份∶第二组份∶第三组份=1∶50-400∶70-450。

如上所述的第一组份是由下列组份组成：

四苯基卟啉∶四-(2-噻吩基)卟啉=1∶0．5-1(W／W)。

如上所述的第一组份是由下列组份组成：

四苯基卟啉的铜络合物∶四-(2-噻吩基)卟啉的铜络合物=1∶0．5-1(W／W)。

如上所述的第二组份添加剂是由下列组份组成：聚二硫二丙烷磺酸钠∶2-巯基苯并咪唑∶二羟甲基硫脲=1∶0．2-0．5∶0．6-0．9(W／W)。

如上所述的第三组份是由下列组份组成：聚乙二醇6000∶十二基烷苯磺酸钠∶烷基聚氧乙烯醚硫酸酯=1∶0．2-0．6∶0．4-0．8(W／W)。

本发明镀铜添加剂的制备方法如下：

(1)将第一组份的原料按上述组成混合后，加入混合物重量的20-30倍的98％浓度的硫酸中，加热到140-160℃温度，加热5-10小时，制成第一组份；

(2)将聚二硫二丙烷磺酸钠溶于水中，2-巯基苯并咪唑溶于乙醇中，二羟甲基硫脲溶于水中，然后按上述第二组份的组成，进行混合，制成第二组份；

(3)将第三组份按上述组成混合后，溶于水中制成第三组份；

(4)将第一组份、第二组份、第三组份按镀铜添加剂组成进行混合，并搅拌均匀，制得镀铜添加剂。

本发明的镀铜添加剂在焊丝镀铜中的应用如下：

1镀液的配制：

将硫酸铜、硫酸亚铁、98％浓度的浓硫酸、镀铜添加剂按下列组成用水配制成镀液；

Cu²⁺          20-40g／L

Fe²⁺          0．5-10g／L

H₂SO₄       30-80g／L

镀铜添加剂     0．1-1．0g／L

2按20吨焊丝／1米³镀液的量把镀液加入镀槽中；

3将施镀的铁基线材φ1．865mm先进行酸洗、水洗后，在30-45℃温度下，以8-15米／秒的速度在镀液中运行；

4给镀液中补加硫酸铜，使Cu²⁺浓度在20-40g／L之间；当镀液中Fe²⁺浓度上升到40-50g／L时，更换原镀液体积的1／3镀液；每施度1吨焊丝，给镀液补加镀铜添加剂0．06-0．3g／L；

5．施镀的线材从镀液中出来后进行湿拉拔，并定径成所需规格的焊丝；

6．当焊丝施镀到如(2)所述的数量时，停止施镀，全部镀液重新更换。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

镀铜添加剂易制造，成本低，在镀铜时，使用温度低，不产生酸雾，一次镀铜成功，生产成本低，并不产生污染。

本发明的镀铜添加剂适用于制造CO₂气体保护焊丝的镀铜，同样适用于制造用作电话下户线和同轴电缆芯线、电子元器件引出线、电器设备接地线、胎圈钢丝和子午线轮胎钢帘线等的铜包钢丝。

本发明的实施例如下：

实施例1

(1)将四苯基卟啉和四-(2-噻吩基)卟啉按1∶0．5重量比混合后，加入混合物重量20倍的98％浓度硫酸中，加热到140℃，加热10小时，制成第一组份；

将聚二硫二丙烷磺酸钠溶于水中，2-巯基苯并咪唑溶于乙醇中，二羟甲基硫脲溶于水中，按聚二硫二丙烷磺酸钠∶2-巯基苯并咪唑∶二羟甲基硫脲=1∶0．2∶0．6的重量比进行混合，制得第二组份；

将聚乙二醇6000、十二烷基苯磺酸钠和烷基聚氧乙烯醚硫酸酯按：

聚乙二醇6000∶十二烷基苯磺酸钠∶烷基聚氧乙烯醚硫酸酯=1∶0．2：0．4的重量比进行混合后，溶于水中，制成第三组份；

将制成的第一组份、第二组份、第三组份按 第一组份∶第二组份∶第三组份=1∶50∶70混合后，搅拌均匀，制得镀铜添加剂；

(2)将硫酸铜、硫酸亚铁、98％浓度的浓硫酸和镀铜添加剂按下列组成制成镀液：

Cu²⁺         35-40g／L

Fe²⁺         0．5-1g／L

H₂SO₄      40g／L

镀铜添加剂  1．0g／L；

(3)取制好的镀液2M³加入镀槽中，将施镀的铁基线材φ1．865mm先进行酸洗、水洗，在30℃温度下，以8米／秒的速度在镀槽中运行，给镀液中补加硫酸铜使Cu²⁺浓度维持在35-40g／L的范围内，即施镀1吨焊丝补加10-12Kg硫酸铜，当Fe²⁺浓度上升到40g／L时，更换原镀液体积的1／3镀液，即2／3M³的镀液，并按每施镀1吨焊丝补加镀铜添加剂0．2g／L，施镀的线材从镀液中出来后进行湿拉拔，并定径成所需规格的焊丝，施镀到40吨焊丝时，停止施镀，重新更换镀液。

实施例2

(1)将四苯基卟啉和四-(2-噻吩基)卟啉按1∶1重量比混合后，加入混合物重量25倍的98％浓度硫酸中，加热到150℃，加热8小时，制成第一组份；

将聚二硫二丙烷磺酸钠溶于水中，2-巯基苯并咪唑溶于乙醇中，二羟甲基硫脲溶于水中，按聚二硫二丙烷磺酸钠∶2-巯基苯并咪唑∶二羟甲基硫脲=1∶0．5∶0．9的重量比进行混合，制得第二组份；

将聚乙二醇6000、十二烷基苯磺酸钠和烷基聚氧乙烯醚硫酸酯按：

聚乙二醇6000∶十二烷基苯磺酸钠∶烷基聚氧乙烯醚硫酸酯=1∶0．4：0．8的重量比进行混合后，溶于水中，制成第三组份；

将制成的第一组份、第二组份、第三组份按 第一组份∶第二组份∶第三组份=1∶100∶100混合后，搅拌均匀，制得镀铜添加剂；

(2)将硫酸铜、硫酸亚铁、98％浓度的浓硫酸和镀铜添加剂按下列组成制成镀液：

Cu²⁺              35-40g／L

Fe²⁺              2-3g／L

H₂SO₄           50g／L

镀铜添加剂         0．1g／L；

(3)取制好的镀液2M³加入镀槽中，将施镀的铁基线材φ1．865mm先进行酸洗、水洗，在35℃温度下，以10米／秒的速度在镀槽中运行，给镀液中补加硫酸铜使Cu²⁺浓度维持在35-40g／L的范围内，即施镀1吨焊丝补加10-12Kg硫酸铜，当Fe²⁺浓度上升到40g／L时，更换原镀液体积的1／3镀液，即2／3M³的镀液，并按每施镀1吨焊丝补加镀铜添加剂0．3g／L，施镀的线材从镀液中出来后进行湿拉拔，并定径成所需规格的焊丝，施镀到40吨焊丝时，停止施镀，重新更换镀液。

实施例3

(1)将四苯基卟啉和四-(2-噻吩基)卟啉按1∶1重量比混合后，加入混合物重量30倍的98％浓度硫酸中，加热到160℃，加热5小时，制成第一组份；

将聚二硫二丙烷磺酸钠溶于水中，2-巯基苯并咪唑溶于乙醇中，二羟甲基硫脲溶于水中，按聚二硫二丙烷磺酸钠∶2-巯基苯并咪唑∶二羟甲基硫脲=1∶0．5∶0．7的重量比进行混合，制得第二组份；

将聚乙二醇6000、十二烷基苯磺酸钠和烷基聚氧乙烯醚硫酸酯按：

聚乙二醇6000∶十二烷基苯磺酸钠∶烷基聚氧乙烯醚硫酸酯=1∶0．3∶0．7的重量比进行混合后，溶于水中，制成第三组份；

将制成的第一组份、第二组份、第三组份按 第一组份∶第二组份∶第三组份=1∶350∶400混合后，搅拌均匀，制得镀铜添加剂；

(2)将硫酸铜、硫酸亚铁、98％浓度的浓硫酸和镀铜添加剂按下列组成制成镀液：

Cu²⁺               35-40g／L

Fe²⁺               3-4g／L

H₂SO₄            60g／L

镀铜添加剂             1．0g／L；

(3)取制好的镀液2M³加入镀槽中，将施镀的铁基线材φ1．865mm先进行酸洗、水洗，在40℃温度下，以12米／秒的速度在镀槽中运行，给镀液中补加硫酸铜使Cu²⁺浓度维持在35-40g／L的范围内，即施镀1吨焊丝补加10-12Kg硫酸铜，当Fe²⁺浓度上升到45g／L时，更换原镀液体积的1／3镀液，即2／3M³的镀液，并按每施镀1吨焊丝补加镀铜添加剂0．06g／L，施镀的线材从镀液中出来后进行湿拉拔，并定径成所需规格的焊丝，施镀到40吨焊丝时，停止施镀，重新更换镀液。

实施例4

(1)将四苯基卟啉和四-(2-噻吩基)卟啉按1∶0．8重量比混合后，加入混合物重量20倍的98％浓度硫酸中，加热到140℃，加热10小时，制成第一组份；

将聚二硫二丙烷磺酸钠溶于水中，2-巯基苯并咪唑溶于乙醇中，二羟甲基硫脲溶于水中，按聚二硫二丙烷磺酸钠∶2-巯基苯并咪唑∶二羟甲基硫脲=1∶0．4∶0．8的重量比进行混合，制得第二组份；

将聚乙二醇6000、十二烷基苯磺酸钠和烷基聚氧乙烯醚硫酸酯按：

聚乙二醇6000∶十二烷基苯磺酸钠∶烷基聚氧乙烯醚硫酸酯=1∶0．4∶0．6的重量比进行混合后，溶于水中，制成第三组份；

将制成的第一组份、第二组份、第三组份按 第一组份∶第二组份∶第三组份=1∶400∶350混合后，搅拌均匀，制得镀铜添加剂；

(2)将硫酸铜、硫酸亚铁、98％浓度的浓硫酸和镀铜添加剂按下列组成制成镀液：

Cu²⁺            30-35g／L

Fe²⁺            5-6g／L

H₂SO₄         60g／L

镀铜添加剂       0．8g／L；

(3)取制好的镀液2M³加入镀槽中，将施镀的铁基线材φ1．865mm先进行酸洗、水洗，在45℃温度下，以15米／秒的速度在镀槽中运行，给镀液中补加硫酸铜使Cu²⁺浓度维持在30-35g／L的范围内，即施镀1吨焊丝补加10-12Kg硫酸铜，当Fe²⁺浓度上升到50g／L时，更换原镀液体积的1／3镀液，即2／3M³的镀液，并按每施镀1吨焊丝补加镀铜添加剂0．15g／L，施镀的线材从镀液中出来后进行湿拉拔，并定径成所需规格的焊丝，施镀到40吨焊丝时，停止施镀，重新更换镀液。

实施例5

(1)将四苯基卟啉和四-(2-噻吩基)卟啉按1∶0．7重量比混合后，加入混合物重量20倍的98％浓度硫酸中，加热到140℃，加热10小时，制成第一组份；

将聚二硫二丙烷磺酸钠溶于水中，2-巯基苯并咪唑溶于乙醇中，二羟甲基硫脲溶于水中，按聚二硫二丙烷磺酸钠∶2-巯基苯并咪唑∶二羟甲基硫脲=1∶0．4∶0．8的重量比进行混合，制得第二组份；

将聚乙二醇6000、十二烷基苯磺酸钠和烷基聚氧乙烯醚硫酸酯按：

聚乙二醇6000∶十二烷基苯磺酸钠∶烷基聚氧乙烯醚硫酸酯=1∶0．5∶0．6的重量比进行混合后，溶于水中，制成第三组份；

将制成的第一组份、第二组份、第三组份按 第一组份∶第二组份∶第三组份=1∶300∶450混合后，搅拌均匀，制得镀铜添加剂；

(2)将硫酸铜、硫酸亚铁、98％浓度的浓硫酸和镀铜添加剂按下列组成制成镀液：

Cu²⁺           25-30g／L

Fe²⁺           7-8g／L

H₂SO₄        70g／L

镀铜添加剂      0．7g／L；

(3)取制好的镀液2M³加入镀槽中，将施镀的铁基线材φ1．865mm先进行酸洗、水洗，在35℃温度下以8米／秒的速度在镀槽中运行，给镀液中补加硫酸铜使Cu²⁺浓度维持在25-30g／L的范围内，即施镀1吨焊丝补加10-12Kg硫酸铜，当Fe²⁺浓度上升到40g／L时，更换原镀液体积的1／3镀液，即2／3M³的镀液，并按每施镀1吨焊丝补加镀铜添加剂0．2g／L，施镀的线材从镀液中出来后进行湿拉拔，并定径成所需规格的焊丝，施镀到40吨焊丝时，停止施镀，重新更换镀液。

实施例6

(1)将四苯基卟啉铜和四-(2-噻吩基)卟啉铜按1∶0．9重量比混合后，加入混合物重量20倍的98％浓度硫酸中，加热到140℃，加热10小时，制成第一组份；

将聚二硫二丙烷磺酸钠溶于水中，2-巯基苯并咪唑溶于乙醇中，二羟甲基硫脲溶于水中，按聚二硫二丙烷磺酸钠∶2-巯基苯并咪唑∶二羟甲基硫脲=1∶0．4∶0．8的重量比进行混合，制得第二组份；

将聚乙二醇6000、十二烷基苯磺酸钠和烷基聚氧乙烯醚硫酸酯按：

聚乙二醇6000∶十二烷基苯磺酸钠∶烷基聚氧乙烯醚硫酸酯=1∶0．5∶0．8的重量比进行混合后，溶于水中，制成第三组份；

将制成的第一组份、第二组份、第三组份按 第一组份∶第二组份∶第三组份=1∶250∶300混合后，搅拌均匀，制得镀铜添加剂；

(2)将硫酸铜、硫酸亚铁、98％浓度的浓硫酸和镀铜添加剂按下列组成制成镀液：

Cu²⁺           20-25g／L

Fe²⁺           0．5g／L

H₂SO₄           80g／L 

镀铜添加剂         0．1g／L；

(3)取制好的镀液2M³加入镀槽中，将施镀的铁基线材φ1．865mm先进行酸洗、水洗，在30℃温度下，以8米／秒的速度在镀槽中运行，给镀液中补加硫酸铜使Cu²⁺浓度维持在20-25g／L，即施镀1吨焊丝补加10-12Kg硫酸铜，当Fe²⁺浓度上升到40g／L时，更换原镀液体积的1／3镀液，即2／3M³的镀液，并按每施镀1吨焊丝补加镀铜添加剂0．3g／L，施镀的线材从镀液中出来后进行湿拉拔，并定径成所需规格的焊丝，施镀到40吨焊丝时，停止施镀，重新更换镀液。