[发明专利]一种还原铜及铜合金表面氧化膜的处理液及其处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料表面处理技术领域，具体涉及一种健康环保地还原铜及铜合金表面氧化膜的处理液及其处理方法。

背景技术

中国铜及铜合金加工量为每年1000万吨左右，其每年产值大于6000亿元。一般，机械加工铜及铜合金工件后，在进行进一步钝化或镀层防护处理之前，需要对其表面进行清洗以除去表面形成的氧化膜。目前铜及铜合金制品主要采用硝酸、硫酸、双氧水等处理液或者其混合物进行清洗，这些处理液在清洗过程中会产生大量含有H₂、NO₂等的酸雾，严重影响操作人员的身体健康，而且清洗时铜和氧化铜会溶解在清洗液中，清洗后的液体中含有大量铜离子，如果不做任何处理直接排放至废水处理系统，会使废水处理系统中生化处理的微生物致死，从而导致其对有机物的降解能力下降。因此，如何消除清洗时产生的酸雾和清洗后液体中残留的铜离子，是铜及铜合金表面处理行业需要解决的关键问题。

目前，对氧化铜的化学还原处理方法也有相关报道，例如申请号为CN01125523.4的发明专利采用二甲基胺硼烷作为还原剂将氧化铜还原为铜，但是该专利主要涉及解决电子行业中铜配线和树脂层的粘着性问题，当进行镀铜处理后把铜氧化为具有一定粗糙结构的氧化铜，再利用还原剂除去其中的氧，留下具有粗糙结构的铜，从而提高铜和树脂的粘着性。另外，该专利中的还原剂价格昂贵、容易分解，因而存在使用成本高、使用时限要求高的问题。申请号为CN95102903.7的发明专利采用碱金属硼化物作为还原剂将氧化铜还原为铜，但是该专利涉及解决氧化铜还原为铜时如何保持形状不发生较大变化，以改进铜配线和树脂层的粘着性问题。申请号为CN98800393.7的发明专利采用廉价的甲硼烷衍生物作为还原剂将氧化铜还原为铜，如吗啡·甲硼烷、吡啶·甲硼烷、哌啶·甲硼烷等，但是该专利仍然涉及解决电子行业中铜配线和树脂层的粘着性问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前采用硝酸、硫酸、双氧水等溶液清洗去除铜及铜合金制品表面形成的氧化膜时产生大量酸雾严重影响操作人员的身体健康，以及清洗后的溶液中含有大量铜离子危害水处理系统的问题，提供一种用于还原铜及铜合金表面氧化膜的处理液及其使用方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种还原铜及铜合金表面氧化膜的处理液，该处理液是一种还原性水溶液，用于还原去除铜及铜合金表面所形成的氧化膜中的氧元素而保留铜元素，该处理液中的还原剂为抗坏血酸、次亚磷酸盐、葡萄糖、联氨及其衍生物、羟胺及其衍生物中的一种或几种的混合物，并且该处理液的pH值范围为2～13。

所述的联氨及其衍生物包括但不限于NH₂-NH₂、NH₂-NH₂·H₂O、苯肼、R₁R₂N-NR₁R₂，其中R代表烃基。

所述的羟胺及其衍生物包括但不限于N，N-二乙基羟胺、N，N-二甲基羟胺、磷酸羟胺、醋羟胺酸、硫酸羟胺、氯化羟胺。

本发明的处理液还可以包括稳定剂、缓冲剂、表面活性剂中的一种或两种以上的混合物。

所述的稳定剂包括但不限于硫叉二乙酸、巯基乙酸、巯基丙酸、苯并三氮唑、8-羟基喹啉、8-巯基喹啉硫脲、αα′-联吡啶、甲基二氯硅烷、2-巯基苯并噻唑、硫脲中的一种或两种以上的混合物。

所述的缓冲剂包括但不限于硼酸、柠檬酸、氨水、磷酸二氢盐中的一种或两种以上的混合物。

所述的表面活性剂包括但不限于十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钾、十二烷基硫酸铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钾、十二烷基磺酸铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钾、十二烷基苯磺酸铵、十二烷基聚氧乙烯硫酸钠、十二烷基聚氧乙烯硫酸钾、十二烷基聚氧乙烯硫酸铵、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯/聚氧丙烯嵌段共聚物中的一种或两种以上的混合物。

所述的还原剂的浓度为0.1g/l至饱和浓度范围之内，优选为5g/l～20g/l；稳定剂的浓度为0.001g/l～0.5g/l，优选为0.01g/l～0.1g/l；缓冲剂的浓度为2g/l～30g/l，优选为10g/l～20g/l；表面活性剂的质量-体积浓度为0.01g/l～10g/l，优选为0.01g/l～1g/l。

经上述处理液还原处理后，处理液中铜离子浓度在0.5mg/l以下。

使用本发明的处理液还原去除铜及铜合金表面氧化膜的处理方法具体包括如下步骤：