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一种特种合金催化液及其催化合金加工工艺
    本发明属于金属表面处理地一种催化液及其催化合金加工工艺，该催化液及催化合金加工工艺用于对镍类特种合金工件进行表面处理加工。

    据申请人所知目前国内外尚无金属表面处理的催化液及催化合金工艺。现有金属表面保护与装饰的工艺方式甚多，其用量最大、效果最好则是传统的电镀铬。它已被广泛地应用于工业、农业及人们的日常生活之中。这种电镀铬工艺存在着诸多问题，其主要是：(1)排放的废气、废液均含有剧毒，电流密度可达25A/dm²，故是我国典型的高污染、高能耗产业。(2)从晶相分析属生产关系简单沉积，基表接合很差。(3)因工艺上是单向沉积、多层施镀，所以被沉积表面既不均匀而极为复杂，难以保证施镀制件零件)的质量。(4)对过大、过长及复杂结构的工件无法施镀。由此可见这种工艺不仅生产成本高、工人劳动强度大、危害人们身体健康，而且所施镀产品耐蚀性、耐候性、耐磨性、耐冲击性均较差，点蚀、龟裂脱皮现象较严重。

    本发明的目的意在克服上述传统电镀铬工艺的缺点，改变电镀铬行业高污染、高能耗的产业结构，发明人通过几年来的刻苦钻研，并经反复实验，创造了一种镍类特种合金催化液及其催化合金加工工艺。这种新型的金属表面处理加工工艺低能耗、污染小、成本低，可加工镍类合金(如镍磷铁合金、镍基合金、不锈钢合金、合金结构钢等)任何工件，所加工的产品耐蚀性、耐候性、耐磨性及耐冲击性均强，基本无龟裂脱皮现象。

    本发明的目的是以这样的方式来实现：配制一种特种合金催化溶液，利用该溶液的催化反应加工特种合金制件，使其制件表面产生金属键结合。

    本发明催化液的配方(按重量百分浓度)：

          Na₂CO₃    0.5—0.7％

          Na₃PO₄    1.0—1.5％

          NiSO₄      1.5—2.5％

          HCl         1.2—2.0％

          OP          1.0—0.6％

          CH₃COONa   1.5—2.5％

          CH₃COOH    0.8—1.1％

          NF-A        2.0—2.5％

          NaOH        0.5—0.7％

          H₂O        85—92％。

    将以上各原料分别用H₂O溶解后混合在一起搅均即为本特种合金催化液。

    本发明的催化合金加工工艺包括除表锈→水洗→除浮锈→水洗→除油→水洗→净化→催化反应→热水清洗→烘干→抛光→检验工序，得到所加工制件的成品。其：除浮锈工序是将制件(指被加工的工件、零件、产品)表面铁锈采用化学清洗方法进行处理；除油工序是将制件在含碱性的溶液中浸泡至少20分钟，温度控制在20—60℃，去掉制件表面油污(该温度根据制件表面油污程度定)；净化工序是将制件用浓盐酸浸泡25—35分钟，去掉制件表面的氧化层；催化反应工序是将已净化处理合格的制件置于本发明催化液中浸泡30—80分钟(制件室外用浸泡时间长、制件室内用则浸泡时间可短)，温度控制在75—98℃之间，并要求浸泡时各制件间勿相触。在该催化工序中是借助催化溶液中的金属离子被还原成金属状态，从而浸泡沉积在制件表面上的金相组织间的一种镀覆方法，实质上是在催化条件下发生的复杂的络合反应过程；热水清洗工序是清洗在制件表面的残留催化液，以免继续在制件表面反应，清洗水温在20—60℃。

    本发明将传统的电镀铬方式改变为新的化学催化合金方式，从而改善了施镀的环境条件，减轻了工人的劳动强度，节省了能耗、大大地提高了生产效益。本发明与电镀铬相比具有如下优点：用电量仅为电镀铬的1—3％；设有废水、废气排放，减小了环境污染，保证了人们的身体健康；改多层镀为单层合金，提高了劳动率；降低了投资，并缩短生产周期(投资几万元即可在一个月内投入生产)；因制件表面是金属键的结合(一种非晶态合金)，其表基层的结合力是电镀铬的10倍以上；改单向浸泡沉积，加工制件不受长、大、复杂结构限制；降低了生产成本，约电镀铬成本的50％；提高了所加工产品的耐蚀性、耐候性、耐冲击性(参见附件1、2，其金属表面催化合金处理件由德阳市高新技术服务公司送测)。本发明经都江堰市钢门窗厂、绵阳川工机械厂、德阳市特种催化合金厂三家采用，其加工的产品如汽车保险杠、各类门把，各种电子密码锁、儿童车、公安用手铐及各种水阀、球阀等质量均优于电镀铬，深受用户好评。

    以下为本发明的实施例：

    实施例一：

    催化液配方：碳酸钠(Na₂CO₃)5g、磷酸钠(Na₃PO₄)10g、硫酸镍(NiSO₄)15g、盐酸(HCl)12g、乳化剂(OP)3g、醋酸钠(CH₃COONa)15g、醋酸(CH₃COOH)8g、催化剂(NF-A)20g、氢氧化钠(NaOH)5g、水(H₂O)910g，各原料分别用水溶解，然后混合在一起搅拌均匀即为本催化剂溶液(总重量约为1Kg)。

    加工工艺经除表锈→水洗→除浮锈→水洗→除油→水洗→净化→水洗→催化反应→热水清洗→烘干→抛光→检验→包装十四个工序完成，得到所加工约成品。其操作步骤：(1)除表锈工序：将来料加工制件表面根据产品自身的要求和用户的要求在磨光轮上进行整形，使之达到所要求的粗糙度，关键是制件表面不应有划伤，从微观看微细划痕应在同一方向(这样经加工后的制件反光效果好)。(2)水洗工序：用水清洗制件表面的杂质，并检查制件表面质量，并将制件表面残留的如石蜡或除表锈工序处理磨料进行清理。(3)除浮锈工序：将制件一些无法进行抛磨处理的表面铁锈采用化学清洗方法进行处理，经水洗后的制件用10—20％的盐酸(该盐酸浓度由表面铁锈多少决定)加上0.4％缓蚀剂乌洛托品中进行浸泡，30分钟后即取出。(4)水洗工序：经化学清洗方法处理后残留在制件表面的锈渣进行水洗，将制件置水中用泡沫把锈渣彻底清洗干净。(5)除油工序：清除制件表面的油污，将制件置1％的洗衣粉水中浸泡40分钟，温度控制在60℃(因制件表面含蜡，所以控制温度高)。(6)水洗工序：经除油后的制件置水中进行清洗，使制件表面无任何油污。(7)净化工序：将制件用浓盐酸浸泡25分钟，使纯金属裸露。(8)水洗工序：将净化后的制件置水中清洗干净，避免制件表面残留余酸带进催化反应工序。(9)催化反应工序：将净化处理好的制件浸泡在上述催化溶液中60分钟，反应温度控制在75—85℃。(10)热水清洗工序：经催化后的制件用60℃的热水清洗。(11)烘干工序：将经热水清洗后的制件置烘箱内烤干表面水。(12)抛光工序：将烘干后的制件表面用抛光轮加兰色抛光膏进行抛磨，直至制件表面光洁如镜。(13)检验工序：对已加工的制件进行抽样检测，用游标卡尺检验厚度，用肉眼检验光洁度(其光洁度可达10)。(14)包装工序：对检验合格产品进行包装。

    实施例二：

    催化液配方(按重量百分浓度计)为：Na₂CO₃ 0.6％、Na₃PO₄1.1％、NiSO₄ 1.5％、HCl 1.4％、OP 0.4％、CH₃COONa1.9％、CH₃COOH 1.0％、NF-A 2.2％、NaOH 0.6％、H₂O 88％。取Na₂CO₃ 6g、NiSO₄ 15g、HCl 14g、OP 4g、CH₃COONa 19g、CH₃COOH 10g、NF-A 22g、NaOH 6g、H₂O 880g，将各原料用H₂O溶解，然后混合而成催化液(总重量1Kg)。

    加工工艺经除表锈→水洗→除浮锈→水洗→除油→水洗→净化→水洗→催化反应→热水清洗→烘干→抛光→检验→包装十四个工序完成，得到所加工的成品。其除浮锈工序将制件用10—20％的盐酸加0.4％缓蚀剂乌洛托品浸泡30分钟后取出；除油工序将制件置3％的磷酸三钠溶液水中在常温下浸泡40分钟；净化工序将制件用浓盐酸浸泡30分钟；催化反应工序将制件浸泡在上述催化溶液中45分钟，反应温度为85℃；热水清洗工序的水温为常温。其它工序与实施例一相同。

    实施例三：

    催化液配方取Na₂CO₃ 7g、Na₃PO₄ 15g、NiSO₄ 25g、HCl20g、OP 6g、CH₃COONa 25g、CH₃COOH 11g、NF-A25g、NaOH 7g、H₂O 859g。将各原料分别用水溶解，然后混合在一起，再加入水，使配制的催化液总重量为1Kg。

    加工工艺经除表锈→水洗→除浮锈→水洗→除油→水洗→净化→水洗→催化反应→热水清洗→烘干→抛光→检验→包装十四个工序完成，得到所加工的成品。其除浮锈工序将制件用20％盐酸加0.4％缓蚀剂乌洛托品浸泡30分钟后取出；除油工序将制件置1％的烷基磺酸钠水中常温下浸泡25分钟；净化工序将制件用浓盐酸浸泡35分钟；催化反应工序将制件在以上配方催化溶液中浸泡30分钟，反应温度在85—98℃之间；热水清洗工序的水温为常温；抛光工序所用的抛光膏为黄色抛光膏。其它工序同实施例一。

    本发明加工工艺除浮锈、除油、净化、催化反应、热水清洗工序外，其它与电镀铬工艺中对应工序除表锈、水洗、烘干、抛光、检验、包装相同。在净化、催化反应工序的废水、废气经处理后由废水管、废气管排放。

    附件1：西南工学院测试报告

    附件2：西南工学院测试报告