無氰鍍銅在防滲碳電鍍中的應(yīng)用

徐金來

（廣州鴻葳科技股份有限公司，廣東 廣州 510663）

無氰鍍銅在防滲碳電鍍中的應(yīng)用

徐金來

（廣州鴻葳科技股份有限公司，廣東 廣州 510663）

介紹了鐵基防滲碳工件無氰滾、掛鍍銅工藝的鍍液組成及操作條件，提出了鍍液維護(hù)的手段，分享了電鍍過程中遇到的一些故障的解決辦法。

鐵件；無氰鍍銅；防滲碳；鍍液維護(hù)；故障解決

Author’s address: Guangzhou Honway Technology Corporation， Guangzhou 510663， China

隨著氰化物的嚴(yán)格監(jiān)管及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，含氰電鍍工藝將越來越受到限制，因此無氰電鍍工藝是值得深入探討和推廣應(yīng)用的工藝。

近年來，無氰鍍銅的研究及應(yīng)用取得較大進(jìn)展，在裝飾性電鍍上已有不少研究及應(yīng)用的實(shí)例［1-4］。本文著重介紹防滲碳方面功能性電鍍銅。與氰化鍍銅［5-6］一樣，無氰鍍銅也可以直接在鋼鐵表面上進(jìn)行電鍍，無需預(yù)鍍。

無氰滾鍍銅在均勻性和深鍍能力上與氰化鍍銅基本一致，在致密性上甚至超過氰化鍍銅。防滲碳鍍銅層有2個(gè)最為重要的指標(biāo)——結(jié)合力和無漏滲（滲碳后的硬度小于46 HRC）。通常無添加劑的氰化鍍銅在鍍厚（40 μm以上）之后鍍層會非常粗糙，需要周期換向電源加以解決，但周期換向電源在使用過程中容易損壞，給生產(chǎn)帶來不便。無氰鍍銅無論在致密性還是工藝的可操作性上均優(yōu)于氰化鍍銅，在防滲碳功能性電鍍銅上完全可以替代氰化鍍銅。

1 無氰鍍銅工藝

1.1 工藝流程

化學(xué)除油（BH-13無磷除油粉）→電解除油（BH-83無磷電解除油粉）→3道水洗→酸活化→3道水洗→預(yù)浸（BH-無氰鍍銅2號2% ～ 5%）→無氰鍍銅（BH-無氰鍍銅）→水洗→環(huán)保無鉻鈍化（BH-環(huán)保無鉻封閉粉3% ～ 5%）→水洗→熱水洗→烘干。

1.2 工藝組成及條件

其中BH-無氰堿銅1號可用于補(bǔ)充銅離子，每加入33 ml/L可以升高總銅約1 g/L（若銅上升則減少銅陽極面積）；BH-無氰堿銅2號用于補(bǔ)充總有效配位劑，其添加量根據(jù)分析結(jié)果而定。

1.3 鍍液的配制

（1） 在干凈的鍍槽中注入1/3體積的純水，加入所需量的BH-無氰堿銅2號，攪拌均勻，再加入BH-無氰堿銅1號。

（2） 加入純水至所需體積，攪拌均勻。

（3） 加熱至工作溫度范圍，以小電流電解24 h。

（4） 加入BH-無氰堿銅潤濕劑和BH-無氰堿銅細(xì)化劑，攪拌均勻后即可電鍍。

1.4 鍍液的維護(hù)與補(bǔ)充

滾鍍的維護(hù)與補(bǔ)充可參考文獻(xiàn)［4］。

掛鍍可通過控制總有效配位劑與銅離子含量之比n（一般為1.0 ～ 1.1）來維護(hù)［4］?？傆行湮粍└鶕?jù)分析結(jié)果補(bǔ)加，總銅及配位劑的量可通過化學(xué)分析方法測得。不同銅離子質(zhì)量濃度下n值每增加0.1所需添加BH-無氰堿銅2號的體積見表1。

表1 不同銅離子質(zhì)量濃度下n值增加0.1所需添加補(bǔ)給劑的量Table 1 Dosage of replenishment agent for every 0.1 increase of the n value at different mass concentrations of copper ions

預(yù)浸有助于防止工件表面帶酸進(jìn)入鍍槽，避免出現(xiàn)置換而影響結(jié)合力。

嚴(yán)禁鍍槽中帶入氰化物，鍍液中掉入的工件要及時(shí)取出。

2 工藝應(yīng)用情況

該工藝已在電子產(chǎn)品用螺絲、連接器等產(chǎn)品上得到應(yīng)用，用在防滲碳上主要是連桿、曲軸等產(chǎn)品，如圖1。

圖1 幾種鍍銅產(chǎn)品的照片F(xiàn)igure 1 Photos of several copper-plated products

2.1 工藝應(yīng)用對比

表 2為使用過程與氰化物鍍銅的對比結(jié)果。從數(shù)據(jù)看，無氰鍍銅可以滿足防滲碳鍍銅層結(jié)合力高和不漏滲這兩個(gè)重要指標(biāo)，同時(shí)外觀還較氰化物鍍銅層細(xì)致，無氰鍍銅的質(zhì)量完全可以與氰化物鍍銅工藝媲美。

表2 氰化鍍銅與無氰鍍銅在防滲碳零件上的對比Table 2 Comparison of cyanide and non-cyanide copper-plated anti-carburizing parts

2.2 應(yīng)用過程的故障解決

【故障現(xiàn)象1】工件高區(qū)粗糙。

鍍液分析：銅離子6.9 g/L，pH 10.5，n = 1.2。在55 °C下做1 A × 10 min的赫爾槽試驗(yàn)，試片高區(qū)約有3 cm的粗糙鍍層。

調(diào)整過程：從分析結(jié)果看，銅的含量較低，故初步判斷為銅含量不足。通過添加 1號，提高銅離子質(zhì)量濃度至10 g/L，試片高區(qū)燒焦面積明顯減少，分析n值為1.09，工件生產(chǎn)正常。

【故障現(xiàn)象2】工件高區(qū)表面發(fā)黑。

鍍液分析：銅離子9.5 g/L，pH 10.5，n = 1.1。

調(diào)整過程：在55 °C下做1 A × 10 min的赫爾槽試驗(yàn)，高區(qū)1 ～ 5 cm處發(fā)黑，鍍層像黑霧，低區(qū)為正常半光亮鍍層。由于溶液分析為正常，故初步判斷為有機(jī)物污染，用2 g/L無硫活性炭吸附過濾后打片，高區(qū)只有0.5 cm為燒焦鍍層，其余為半光亮鍍層，故上述判斷正確，鍍槽吸炭后恢復(fù)正常生產(chǎn)。

3 結(jié)語

無氰鍍銅工藝在國內(nèi)的研究及應(yīng)用已有一段歷史，隨著研究及使用的深入，無氰鍍銅的工藝將更加成熟，其應(yīng)用的范圍將越來越大。只要不斷改善和積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，無氰鍍銅工藝的推廣應(yīng)用將更具優(yōu)勢！

［1］ 徐金來， 鄧正平， 趙國鵬， 等.無氰堿性鍍銅工藝實(shí)踐［J］.電鍍與涂飾， 2008， 27 （3）: 7-8.

［2］ 張強(qiáng)， 曾振歐， 徐金來， 等.HEDP溶液鋼鐵基體鍍銅工藝的研究［J］.電鍍與涂飾， 2010， 29 （3）: 5-8.

［3］ 徐金來， 趙國鵬， 胡耀紅.無氰電鍍工藝研究與應(yīng)用現(xiàn)狀及建議［J］.電鍍與涂飾， 2012， 31 （10）: 48-51.

［4］ 徐金來， 周杰.無氰滾鍍銅工藝應(yīng)用及故障解決［J］.電鍍與涂飾， 2013， 32 （9）: 28-30.

［5］ 文斯雄.氰化鍍銅工藝［J］.材料保護(hù)， 1999， 32 （10）: 23-24.

［6］ 郭崇武， 李健強(qiáng).氰化滾鍍銅工藝實(shí)踐與探討［J］.材料保護(hù)， 2009， 42 （7）: 55-56.

［ 編輯：溫靖邦 ］

Application of non-cyanide copper plating for anti-carburizing //

XU Jin-lai

The bath compositions and operation conditions of rack and barrel non-cyanide copper plating for anti-carburizing iron parts were introduced.The bath maintenance was presented.Some problems occurred during plating and their countermeasures were described.

iron part； non-cyanide copper plating； anti-carburizing； bath maintenance； troubleshooting

TQ153.14

A

1004 - 227X （2016） 05 - 0262 - 03

2016-01-03

2016-02-28

廣州市科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金“鐵基無氰滾鍍銅研究及應(yīng)用”（2014J4200025）。

徐金來（1979-），男，廣東云浮郁南人，高級工程師，主要從事材料表面處理研究與應(yīng)用。
作者聯(lián)系方式：（E-mail） kingcome@126.com。