黃銅拉鏈苯并三氮唑–硝酸鑭–鉬酸鈉鈍化工藝

郭遠(yuǎn)凱，唐春保，賴?yán)?/p>

（嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 梅州 514015）

【化學(xué)轉(zhuǎn)化膜】

黃銅拉鏈苯并三氮唑–硝酸鑭–鉬酸鈉鈍化工藝

郭遠(yuǎn)凱*，唐春保，賴?yán)?/p>

（嘉應(yīng)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境學(xué)院，廣東 梅州 514015）

開發(fā)了一種黃銅拉鏈高效鈍化工藝，鈍化液以苯并三氮唑(BTA)為主，添加了少量硝酸鑭和鉬酸鈉。探討了鈍化液配方、鈍化溫度和時(shí)間對(duì)經(jīng)不同氧化著色工藝處理的黃銅拉鏈鈍化效果的影響。結(jié)果表明，最佳鈍化溫度為30 °C，鈍化時(shí)間為2 min。適用于紅古銅色、仿金色及仿銀色拉鏈的鈍化液配方為：BTA 3 ～ 4 g/L，La(NO3)3·6H2O 0.3 ～ 0.4 g/L，Na2MoO4·2H2O 0.6 ～0.8 g/L，聚乙二醇6000 1 g/L。上述配方簡(jiǎn)單且安全無毒。經(jīng)鈍化及涂油處理后，黃銅拉鏈的耐蝕性和耐熱性明顯提高。

黃銅拉鏈；氧化著色；鈍化；苯并三氮唑；硝酸鑭；鉬酸鈉；耐蝕性

1 前言

黃銅拉鏈廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中，特別是服裝、手袋行業(yè)，為了提高產(chǎn)品檔次、增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力而紛紛采用經(jīng)著色處理的黃銅拉鏈。在潮濕的環(huán)境、工業(yè)大氣和高溫條件下，黃銅拉鏈易被腐蝕，因此需要進(jìn)行表面鈍化處理。目前國(guó)內(nèi)黃銅拉鏈的防變色處理多為苯并三氮唑(BTA)鈍化法，其他緩蝕劑在防變色性能上還無法同BTA比擬，只能作為BTA的輔助添加劑使用。稀土離子與BTA的配合物可在銅表面與銅進(jìn)一步發(fā)生配位，提高鈍化膜的耐蝕性能，能削弱Cl?對(duì)表面膜的破壞，增強(qiáng)膜的抗點(diǎn)蝕能力[1-5]。因此，本文重點(diǎn)研究以BTA為主，添加少量硝酸鑭和鉬酸鈉的黃銅拉鏈防變色工藝，旨在尋求一種防銹效果好、緩蝕效率高、廢液易處理、無公害、價(jià)廉的高效鈍化工藝。

2 實(shí)驗(yàn)

2. 1 工藝流程

除油─水洗─氧化著色─水洗─鈍化─水洗─電吹風(fēng)吹干─涂光油─烘烤(120 °C，10 min)─檢驗(yàn)─成品。

2. 1. 1 除油

Cu-611環(huán)保型除油劑(廣東省豐順縣達(dá)森科技有限公司)，室溫，2 min。

2. 1. 2 氧化著色

(1) 著紅古銅色：亞錫酸–過硫酸鹽體系，室溫，1.5 min。

(2) 著仿金色：硫酸–H2O2拋光體系，室溫，1 min。

(3) 著仿銀色：亞錫–硫脲–次磷酸鈉體系，室溫，1 min。

2. 1. 3 鈍化

2. 1. 4 涂光油

使用9309烤漆型金油，由深圳市高美高科技(化學(xué))有限公司提供。

2. 2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本工藝影響鈍化效果的主要因素有BTA、鉬酸鈉和硝酸鑭的含量。為了找出上述主要因素的影響程度及優(yōu)化工藝條件，采用正交試驗(yàn)，方案如表 1所示。正交試驗(yàn)時(shí)溫度為25 °C，鈍化時(shí)間1.5 min。

表1 正交試驗(yàn)的因素及水平Table 1 Factors and their levels of orthogonal test

2. 3 性能測(cè)試

(1) 耐蝕性測(cè)試：在GD/HS6010高低溫恒定濕熱試驗(yàn)箱(上海海向儀器設(shè)備廠)中進(jìn)行濕熱試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度(60 ± 2) °C，相對(duì)濕度≥95%，放置時(shí)間48 h。

(2) 耐熱性測(cè)試：在140 °C烘箱中放置10 min。

3 結(jié)果與討論

3. 1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

取經(jīng)氧化著色后的紅古銅、仿金銅和仿銀銅拉鏈分別按表1進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，9個(gè)紅古銅樣品經(jīng)過鈍化，在空氣中放置1周后基本發(fā)黑，2周后變色，顏色不均勻。相比之下，6號(hào)試驗(yàn)的鈍化效果最好。仿金銅拉鏈鈍化效果比紅古銅的鈍化效果好。經(jīng)過篩選，5號(hào)試驗(yàn)配方對(duì)仿金銅的處理效果最好，膜層表面均勻，能夠達(dá)到防變色的要求。仿銀銅拉鏈經(jīng)過鈍化，在空氣中放置2周后均不同程度地失去原有光澤，少數(shù)會(huì)出現(xiàn)黑斑。經(jīng)過篩選，8號(hào)試驗(yàn)配方鈍化仿銀銅的效果較好，膜層表面均勻，能夠達(dá)到防變色的要求。

因此，紅古銅拉鏈防變色的最優(yōu)配方是BTA 3 g/L、硝酸鑭0.4 g/L、鉬酸鈉 0.6 g/L、聚乙二醇6000 1 g/L；仿金銅拉鏈防變色的最優(yōu)配方是 BTA 3 g/L、硝酸鑭0.3 g/L、鉬酸鈉0.8 g/L、聚乙二醇6000 1 g/L；仿銀銅拉鏈防變色的最優(yōu)配方是BTA 4 g/L、硝酸鑭0.3 g/L、鉬酸鈉0.6 g/L、聚乙二醇6000 1 g/L。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test

經(jīng)以上紅古銅、仿金銅和仿銀銅的最優(yōu)配方鈍化后，樣品在放置 2周后均呈現(xiàn)不同程度的變色。對(duì)樣品進(jìn)行涂光油處理后，變色情況得到很好的控制，符合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用要求。

3. 2 其他工藝參數(shù)的優(yōu)化

鈍化膜的防護(hù)效果除了受鈍化液各組分的影響外，還受到鈍化溫度及鈍化時(shí)間的影響，因此在最佳配方下，采用單因素試驗(yàn)考察鈍化溫度及鈍化時(shí)間對(duì)不同顏色黃銅拉鏈鈍化膜的影響。

3. 2. 1 鈍化溫度

鈍化溫度分別為20、30和40 °C時(shí)所得鈍化膜的情況如表3所示。

表3 溫度對(duì)鈍化膜的影響Table 3 Effect of temperature on passivation film

結(jié)果表明，溫度對(duì)不同顏色拉鏈鈍化膜的影響基本一致：溫度較高時(shí)，鈍化膜發(fā)黑且顏色不均勻；溫度較低時(shí)，鈍化膜的顏色也不均勻，有些部位甚至未生成鈍化膜。在30 °C時(shí)，各種顏色拉鏈的防變色鈍化效果最好，與25 °C正交試驗(yàn)所得試樣亦較接近，肉眼判斷30 °C時(shí)得到的鈍化膜更好。

3. 2. 2 鈍化時(shí)間

實(shí)驗(yàn)表明，鈍化時(shí)間對(duì)各種顏色拉鏈鈍化膜的影響也基本一致：時(shí)間較短(1 min)時(shí)，鈍化膜較薄，耐蝕性弱；時(shí)間較長(zhǎng)(3 min)則鈍化膜過厚，機(jī)械性能不好，耐蝕性降低。鈍化時(shí)間為2 min時(shí)，防變色鈍化效果最好，所得鈍化膜均勻致密，有較強(qiáng)的機(jī)械性能和耐蝕性能。

4 性能測(cè)試

在最佳鈍化配方和工藝條件(溫度30 °C，時(shí)間2 min)下制取試樣，然后測(cè)試其耐腐蝕性和耐熱性。

4. 1 耐腐蝕性

經(jīng)鈍化、涂油處理的紅古銅、仿金銅及仿銀銅拉鏈，在空氣中放置一定時(shí)間和進(jìn)行60 °C濕熱試驗(yàn)后的變化情況如表4所示。

表4 鈍化膜的耐蝕性Table 4 Corrosion resistance of passivation films

4. 2 耐熱性

將鈍化處理后的紅古銅、仿金銅、仿銀銅拉鏈置于140 °C的烘箱內(nèi)保溫10 min后取出，外觀均無明顯變化?？梢娾g化層具有很好的耐熱性。

5 結(jié)論

(1) 3種不同顏色拉鏈鈍化的最優(yōu)配方如下。

紅古銅：BTA 3 g/L，硝酸鑭0.4 g/L，鉬酸鈉0.6 g/L，聚乙二醇6000 1 g/L。

仿金銅：BTA 3 g/L，硝酸鑭0.3 g/L，鉬酸鈉0.8 g/L，聚乙二醇6000 1 g/L。

仿銀銅：BTA 4 g/L，硝酸鑭0.3 g/L，鉬酸鈉0.6 g/L，聚乙二醇6000 1 g/L。

最適宜的鈍化溫度均為30 °C，最適宜的鈍化時(shí)間均為2 min。

(2) 上述工藝穩(wěn)定，溶液成分簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，操作安全、污染少，是一種較理想的黃銅拉鏈防變色鈍化工藝。

(3) 適量稀土鹽和鉬酸鹽的加入使得鈍化膜的性能有較大提高，可在大氣和濕熱環(huán)境中較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持原有光澤。

(4) 經(jīng)鈍化、涂油處理的紅古銅、仿金銅及仿銀銅拉鏈的耐腐蝕和耐熱性能明顯提高。

[1] 張勝濤, 薛茗月, 王艷波, 等. 苯并三氮唑緩蝕劑在銅表面覆蓋行為的研究[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù), 2006, 18 (5): 313-316.

[2] 張娟, 李周, 陳暢, 等. BTA及其復(fù)配銅緩蝕劑的研究進(jìn)展[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2008, 22 (9): 83-85.

[3] 濮文虹, 朱海云, 張芳, 等. 銅防變色表面處理的研究[J]. 腐蝕與防護(hù), 2005, 26 (6): 259-261.

[4] 張世超, 石偉玉, 白致銘. 銅合金無鉻鈍化的研究[J]. 腐蝕與防護(hù), 2005, 26 (3): 96-99.

[5] 謝洪波, 沈小鵬, 張來祥. 銅及銅合金低溫快速無鉻鈍化工藝研究[J].材料保護(hù), 2005, 38 (1): 37-39, 67.

Process for passivation of brass zipper from a bath containing benzotriazole, lanthanum nitrate, and sodium molybdate //

GUO Yuan-kai*, TANG Chun-bao, LAI Li-chao

An efficient passivation process was developed for brass zipper. The passivation bath is based on benzotriazole (BTA) with a small amount of lanthanum nitrate and sodium molybdate. The effects of bath composition, temperature, and time on passivation effect of the brass zippers treated by different oxidation coloring processes were studied. The results showed that the optimal passivating temperature and time are 30 °C and 2 min, respectively. The passivation bath comprising BTA 3-4 g/L, La(NO3)3·6H2O 0.3-0.4 g/L, Na2MoO4·2H2O 0.6-0.8 g/L, and PEG-6000 1 g/L is easily prepared, environmentally safe, and suitable for the brass zippers in red bronze, imitation gold, and imitation silver colors. The passivated brass zippers have improved corrosion and heat resistance after painting.

brass zipper; oxidation coloring; passivation; benzotriazole; lanthanum nitrate; sodium molybdate; corrosion resistance

School of Chemistry and Environmental, Jiaying University, Meizhou 514015, China

TG174.14; TG178

A

1004 – 227X (2012) 10 – 0038 – 03

2012–02–23

2012–05–10

郭遠(yuǎn)凱（1975–），男，廣東大埔人，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向?yàn)榻饘俦砻嫣幚怼?/p>

作者聯(lián)系方式：(E-mail) mzgyk@jyu.edu.cn。

[ 編輯：溫靖邦 ]