銅基銀鍍層堿性電解退鍍工藝

熊俊良*，付明

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【工藝開發(fā)】

銅基銀鍍層堿性電解退鍍工藝

熊俊良*，付明

（中國空空導(dǎo)彈研究院十五分廠，河南 洛陽 471009）

采用由250 mL/L LD-5930A、50 mL/L LD-5930B和36 g/L KOH組成的堿性退鍍液對銅基鍍銀層進(jìn)行電解退鍍。研究了電流密度和溫度對退鍍效果和退鍍速率的影響，得到最佳電流密度和溫度分別為6 A/dm2和40 °C。本工藝操作簡單，退鍍效率高，不會腐蝕純銅基體或預(yù)鍍純銅零件，比濃酸退鍍法更環(huán)保、安全。

銅基材；鍍銀層；堿性退鍍液；電解

First-author's address: China Airborne Missile Academy， Luoyang 471009， China

銀鍍層多用于電器元器件的表面層，以提高零件的電器性能，節(jié)約貴金屬銀。但在鍍覆以及使用過程中，會產(chǎn)生不合格品，需要返修。在對鍍銀不合格品以及返修件進(jìn)行退鍍時，要確保零件基體不發(fā)生腐蝕，從而保證后續(xù)加工質(zhì)量。常見的退鍍銀液有混合酸體系和氰化物體系。氰化物是劇毒品，所以多數(shù)采用混合酸體系。混合酸一般由95%硫酸和5%硝酸組成，極易腐蝕基體，因此該法需要嚴(yán)格控制退鍍時間，而且在退鍍過程中嚴(yán)禁零件帶水入槽，稍有疏忽就會導(dǎo)致基體嚴(yán)重腐蝕而報廢，操作很不便且風(fēng)險較高。再者，該溶液廢棄后的污水處理成本較高。此外，為了提高鍍銀層的抗變色性，鍍銀后往往需要進(jìn)行鈍化或者浸保護(hù)劑處理，所以返修件退鍍的前處理比較困難?；焖嵬隋兎▽ν隋兦暗奶幚硪筇貏e高，必須把銀鍍層表面的鈍化膜和保護(hù)劑去除干凈才能確保銀鍍層均勻退除，否則會造成退鍍效率下降，甚至導(dǎo)致基體出現(xiàn)局部腐蝕。本文采用無毒的堿性退鍍液對鍍銀層進(jìn)行電解退鍍，在電解退鍍過程中零件表面產(chǎn)生大量氣體，具有較好的清洗效果，而且對退鍍前處理的要求不高。

1　實(shí)驗(yàn)

1. 1 鍍銀工件的制備

以25 mm × 50 mm × （1 ～ 2） mm的H62黃銅試片為基體，工藝流程為：裝掛→除油→出光→活化→中和→氰化物預(yù)鍍銅（1 ～ 2 μm）→氰化物電鍍銀（6 ～ 10 μm）→干燥。

1. 1. 1 除油

氫氧化鈉10 ～ 20 g/L，碳酸鈉50 ～ 60 g/L，磷酸鈉30 ～ 40 g/L，硅酸鈉5 ～ 10 g/L，溫度50 ～ 70 °C，電流密度3 ～ 8 A/dm2，時間2 ～ 10 min。

1. 1. 2 出光

硫酸250 ～ 280 mL/L，硝酸40 ～ 50 mL/L，鉻酸酐180 ～ 200 g/L，鹽酸3 mL/L，室溫，0.2 ～ 3.0 min。

1. 1. 3 活化

鹽酸100 ～ 200 g/L，室溫，10 ～ 30 s。

1. 1. 4 中和

碳酸鈉30 ～ 50 g/L，室溫，10 ～ 30 s。

1. 2 電解退鍍工藝

以不銹鋼板為陰極，采用重慶立道科技有限公司開發(fā)的退鍍液，其主要成分為聚醚及其衍生物，具體配方和工藝為：LD-5930A 250 mL/L，LD-5930B 50 mL/L，KOH 36 g/L，電流密度2 ～ 10 A/dm2，溫度30 ～ 40 °C。

2　結(jié)果與討論

2. 1 工藝參數(shù)對退鍍效果的影響

2. 1. 1 電流密度對退鍍效果的影響

在40 °C下，采用不同電流密度對鍍銀層進(jìn)行退鍍，結(jié)果見圖1。

圖1 不同電流密度下的退鍍效果Figure 1 Stripping effectiveness at different current densities

在2 A/dm2下退鍍時，退鍍初期試片表面完全被黑色浮灰覆蓋，抖動試片后部分浮灰脫落而露出銅色，剩余的浮灰在自來水下沖洗可去除。試片正面鍍銀層全部退除后（見圖1a），試片背陰極面中間部位的鍍層仍未退除（見圖1b）。這是因?yàn)樵谳^低的電流密度下，背陰極面的電流分布較少，并且退鍍過程中陽極產(chǎn)生的氣泡量較少，沖刷效果不理想，浮灰不易脫落，也不利于退鍍終點(diǎn)的判定。

在4 A/dm2下退鍍時，試片表面有少量黑色浮灰，手工抖動試片后浮灰全部脫落。正對陰極面與背對陰極面的鍍銀層同時退除，采用稱重法測得退鍍速率為1.2 μm/min。鍍層全部退除后，試片表面光亮，無腐蝕現(xiàn)象，見圖1c。

6 A/dm2下的退鍍效果與4 A/dm2時相近（見圖1d），但退鍍速率稍快，約為1.4 μm/min。

在8 A/dm2下退鍍時，鍍層全部退除后試片表面局部有花紋，見圖1e，對應(yīng)的退鍍速率為1.7 μm/min。

在10 A/dm2下退鍍時，試片表面有大量黑色浮灰，手工抖動試片后浮灰不易脫落，在自來水下擦洗后發(fā)現(xiàn)正對陰極面與背對陰極面的鍍銀層均已退除，但局部有燒焦現(xiàn)象，見圖1f。

綜上可知，電解退鍍的較佳電流密度為6 A/dm2。

2. 1. 2 溫度對退鍍速率的影響

保持電流密度為6 A/dm2不變時，分別在20、30、40、50和60 °C下退鍍銀層，退鍍后的試片表面均光亮，無腐蝕現(xiàn)象。圖2為銀層退鍍速率隨溫度的變化曲線。從圖2可知，隨溫度升高，退鍍速率逐漸增大，高于40 °C后退鍍速率變化不明顯。因此較適宜的退鍍溫度為40 °C，對應(yīng)的退鍍速率為1.4 μm/min。

2. 2 退鍍液對基體的影響

在40 °C、6 A/dm2條件下，對未經(jīng)預(yù)鍍銅的鍍銀試片進(jìn)行退鍍，結(jié)果如圖3所示。

圖2 溫度對銀層退鍍速率的影響Figure 2 Effect of temperature on stripping rate of silver coating

圖3 未預(yù)鍍銅的黃銅基鍍銀試片的退鍍效果Figure 3 Stripping effectiveness of silver coating on brass substrate without copper preplating

從圖3可知，未經(jīng)預(yù)鍍銅的試樣在退鍍后，H62黃銅基體被嚴(yán)重腐蝕。這是因?yàn)辄S銅為銅鋅合金，其中的鋅較為活潑，而純銅在電解液中的活性較低，不會發(fā)生腐蝕。

圖 4所示為對不同基體上預(yù)鍍銅層表面鍍銀層的退鍍效果。鋁基體鍍銀的工藝流程為：清洗除油→混酸腐蝕→硝酸處理→一次浸鋅→退鋅→二次浸鋅→氰化物鍍銅→氰化物鍍銀。鋼基體鍍銀的工藝流程為：清洗除油→活化→氰化物鍍銅→氰化物鍍銀。從圖 4可知，退鍍效果均良好，說明本工藝適用于純銅基體或經(jīng)預(yù)鍍銅的各類零件的鍍銀層退鍍。

圖4 預(yù)鍍銅的不同基體鍍銀試片的退鍍效果Figure 4 Stripping effectiveness of silver coating on different substrates with copper preplating

2. 3 退鍍廢水的處理

在退鍍廢水中加入適量鹽酸使其呈酸性并產(chǎn)生氯化銀沉淀，過濾即可得到氯化銀并回收銀。剩余廢水加入次氯酸鈉使配位劑氧化分解，COD（化學(xué)需氧量）達(dá)標(biāo)后即可排放。

另外，該電解退鍍液為堿性溶液，可與鍍銀件的清洗污水一起處理，比混酸退鍍法更環(huán)保、安全。

3　結(jié)論

（1） LD-5930堿性電解退鍍銀的較優(yōu)電流密度和溫度分別為6 A/dm2和40 °C。在該條件下退鍍后，試片表面光亮，無腐蝕現(xiàn)象，退鍍速率為1.4 μm/min。

（2） 本工藝對退鍍前處理的要求不高，操作簡便，退鍍效果好，適用于純銅基體或經(jīng)預(yù)鍍銅的各類零件的鍍銀層退鍍。

［ 編輯：周新莉 ］

Electrolytic stripping of silver coating on copper substrate in alkaline solution

XIONG Jun-liang*， FU Ming

Silver coating on copper substrate was electrolytically stripped in an alkaline bath composed of LD-5930A 250 mL/L， LD-5930B 50 mL/L and KOH 36 g/L. The optimal current density and temperature were obtained as 6 A/dm2and 40 °C respectively by studying their effects on stripping effectiveness and stripping rate. The given stripping process features simple operation and high stripping efficiency， has no corrosive effect on pure copper substrate or pure copper-preplated parts，and is more environment-friendly and safer than that using concentrated acid.

copper substrate； silver coating； alkaline stripping solution； electrolysis

TQ153.16

A

1004 - 227X （2016） 13 - 0690 - 03

2016-03-28

2016-06-22

熊俊良（1987-），男，江西豐城人，本科，工程師，主要從事金屬腐蝕與防護(hù)方面的研究工作。

作者聯(lián)系方式：（E-mail） xjl531794498@163.com。