鋁合金件環(huán)保鍍銀

（廣州三孚新材料科技股份有限公司，廣東 廣州 510663）

【工藝開發(fā)】

鋁合金件環(huán)保鍍銀

許榮國，詹益騰*，周林海

（廣州三孚新材料科技股份有限公司，廣東 廣州 510663）

介紹了一種鋁合金件環(huán)保鍍銀工藝，其工藝流程主要包括無氰沉鋅、預(yù)鍍無氰堿銅、焦磷酸鹽加厚鍍銅、無氰鍍銀和防變色處理。給出了各主要工序的溶液配方及工藝條件，測試了鍍銀液的深鍍能力和均鍍能力，以及鍍層的結(jié)合力和抗硫化性能。該工藝的生產(chǎn)過程無氰、無鎳，符合清潔生產(chǎn)要求。

鋁合金；電鍍；銀；銅；沉鋅；清潔生產(chǎn)

First-author’s address: Guangzhou Sanfu New Materials Technology Co., Ltd., Guangzhou 510663, China

鋁合金鍍銀廣泛應(yīng)用于電子、通信、電器等行業(yè)。鋁是很活潑的金屬，具有較強(qiáng)的親氧性，在表面極易形成氧化膜，給鋁制件鍍銀帶來很大困難。目前傳統(tǒng)工藝流程中均使用氰化沉鋅、氰化鍍銅(或化學(xué)鍍鎳)、氰化鍍銀。氰化物屬于劇毒物質(zhì)，無論是生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸及使用，都對環(huán)境構(gòu)成極大的威脅。而我國早在2002年就已經(jīng)要求停止氰化物電鍍工藝，國家發(fā)改委公布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》已將“含氰電鍍”列為“淘汰類”。然而由于技術(shù)原因，這一禁令未能完全實(shí)現(xiàn)，對電鍍金、銀、銅基合金及預(yù)鍍銅打底工藝暫緩淘汰。隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng)，以及電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)的實(shí)施，淘汰氰化物電鍍的步伐不斷加快，發(fā)展無氰電鍍是一種必然趨勢。

1 工藝流程

化學(xué)除油→微蝕→除垢→一次沉鋅→退鋅→二次沉鋅→預(yù)鍍無氰堿銅→焦磷酸鹽鍍銅→無氰鍍銀→中和→防變色處理→熱水洗→烘干。

1. 1 沉鋅

采用二次浸鋅工藝，對提高沉鋅層的質(zhì)量及改善結(jié)合力有明顯的效果。沉鋅液組分及工藝條件為：

1. 2 預(yù)鍍無氰堿銅

廣州三孚公司研發(fā)的SF-638無氰堿性鍍銅工藝具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，鍍液的分散能力良好，可以在沉鋅層上直接鍍銅，所得鍍層結(jié)晶細(xì)致，結(jié)合力得到保證。為實(shí)現(xiàn)電鍍工業(yè)的清潔生產(chǎn)，可以用它來替代氰化物鍍銅(或化學(xué)鍍鎳)打底。

無氰堿銅鍍液的組分及工藝條件：

陽極采用無氧電解銅，與陰極的面積比為(1.0 ～ 1.5)∶1，采用強(qiáng)有力的低壓大容量空氣攪拌系統(tǒng)。為得到更佳的鍍層，工件可以帶電入槽，用大電流沖擊10 ～ 20 s后恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)電流密度電鍍。此工藝中SF-638E的主要作用是促進(jìn)陽極溶解，防止陽極鈍化，提高鍍層光潔度，其濃度需要經(jīng)常分析控制。

1. 3 焦磷酸鹽鍍銅

焦磷酸鹽鍍銅的結(jié)晶細(xì)致，電流效率高，且鍍速較快，適合鍍厚銅。焦銅鍍液組分及工藝條件為：

此工藝的標(biāo)準(zhǔn)P比(即焦磷酸根與銅的質(zhì)量比)一般為6.8 ～ 7.2，而對于形狀比較復(fù)雜的工件，比如深孔件、腔體等，P比宜適當(dāng)提高，其深鍍能力及分散能力將更好。

其三，羅塞蒂善于從中世紀(jì)的文化積淀中尋找靈感[3]。從羅塞蒂的名字可以讀出他對中世紀(jì)那位文學(xué)巨擎的敬仰和熱愛，和自己的精神偶像但丁一樣，羅塞蒂體內(nèi)流淌著的也是意大利人的血液。他的父親原是一位燒炭黨成員，為躲避政治迫害而流亡英國，所以羅塞蒂雖然生于倫敦，卻一直視意大利為自己真正的故鄉(xiāng)。他能說一口流利的意大利語，像熟悉雪萊的詩歌一樣熟悉但丁的詩歌，甚至十幾歲時(shí)就翻譯出了但丁的自傳體詩歌《新生》。但丁之于他，就好比莎士比亞之于每一個(gè)土生土長的英國人。影響到繪畫，就使得他的作品充滿了對中世紀(jì)情感及奧秘的迷戀之情。

氨水具有光亮和活化陽極的效果，由于揮發(fā)比較快，需要每天補(bǔ)加。

1. 4 無氰鍍銀

廣州三孚公司的SF-950體系屬于無氰堿性鍍銀工藝，鍍層與工件的結(jié)合力優(yōu)良，可以直接用于銅、黃銅、化學(xué)鎳等工件。該工藝所得鍍銀層具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和焊接性，外觀光亮、美觀，對人體無害，且裝飾性好。工藝中不含氰化物或Se、Te及其化合物等有害物質(zhì)，符合環(huán)保要求。

無氰鍍銀液的組分及工藝條件如下：

SF-950鍍銀體系的穩(wěn)定性與氰化鍍銀體系相當(dāng)，鍍液的pH低于氰化鍍銀。經(jīng)過酸活化的銅層浸泡在鍍銀溶液中0.5 h仍無置換銀發(fā)生，工件鍍銅后無需預(yù)鍍，可以直接鍍銀，從而大大降低生產(chǎn)成本。

1. 5 中和

硫酸50 ～ 150 g/L，溫度20 ～ 30 °C，時(shí)間10 ～ 30 s。

1. 6 防變色處理

銀在含有氯化物和硫化物的空氣中，其表面會(huì)很快發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而發(fā)黑或發(fā)黃。經(jīng)過SF-960銀保護(hù)劑處理后，在銀層表面形成一層導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性均良好的保護(hù)膜，預(yù)防工件在使用過程中銀層氧化而影響設(shè)備性能。

處理液組分及工藝條件為：SF-960銀保護(hù)劑20 ～ 80 g/L，溫度40 ～ 55 °C，時(shí)間1 ～ 5 min。

此溶液以乳白色較為理想。若溶液較為澄清，則濃度不足或溫度過低，調(diào)整后再使用；若溶液呈暗黑色，則較臟，需作部分更換或全部更換。注意：工件剛過完保護(hù)劑不宜馬上進(jìn)行溫度較高的熱水洗，防止膜層被部分破壞。

2 性能測試

圖1所示的試驗(yàn)片是銀鍍液處于靜止?fàn)顟B(tài)下的赫爾槽打片效果。可以看出，在0.2 A和0.5 A下能達(dá)到均勻的全光亮效果。

圖1 鍍銀液赫爾槽試片的外觀Figure 1 Appearance of Hull cell test coupons for silver plating bath

鍍銀液的穩(wěn)定性非常好，可通過補(bǔ)給添加劑來維護(hù)，實(shí)現(xiàn)長期使用。對鍍液實(shí)施攪拌可以使其電流操作范圍更寬。

鍍銀液深鍍能力及均鍍能力的測試結(jié)果見圖2。從圖2a可以看出，鍍銀液靜止下在赫爾槽中以0.2 A電鍍1 min，赫爾槽試片反面全部上鍍。從圖2b和2c可以看出，在復(fù)雜工件和腔體工件上的銀鍍層潔白光亮、均勻一致。對于孔徑20 mm、孔深200 mm的深孔件，電鍍1 min全部上鍍，鍍層也是潔白光亮，均勻一致(見圖2d)。

按GB/T 5270–2005《金屬基體上的金屬覆蓋層 電沉積和化學(xué)沉積層 附著強(qiáng)度試驗(yàn)方法評述》做劃格試驗(yàn)，鍍層無起皮或剝落現(xiàn)象。鍍層經(jīng)280 °C高溫烘烤1 h后無起皮、起泡、掉落，結(jié)合力也合格。

圖2 鍍銀液深鍍能力及均鍍能力的測試結(jié)果Figure 2 Test results of throwing power and covering power of silver plating bath

由圖3所示的掃描電鏡照片可以看出，SF-950無氰鍍銀所得銀層達(dá)到納米級別，相比氰化鍍銀結(jié)晶更加細(xì)致。

圖3 鍍銀層的表面形貌Figure 3 Surface morphology of silver coating

鍍銀層經(jīng)過防銀變色劑處理后進(jìn)行抗硫試驗(yàn)，即浸入5%硫化鉀測試溶液中，觀察變色時(shí)間。3次平行試驗(yàn)所測變色時(shí)間分別為5′25″、5′15″和6′01″?？沽蛟囼?yàn)的結(jié)果不僅取決于鍍層的質(zhì)量，而且與銀保護(hù)劑的選擇及處理工藝有很大關(guān)系。

3 廢水處理

無氰鍍銀溶液中的配位劑只有在堿性條件下才會(huì)對銀離子有配位作用?？捎名}酸將其調(diào)整到酸性，產(chǎn)生氯化銀即可將銀回收，再調(diào)整COD和pH便可。

4 結(jié)語

鋁合金經(jīng)過兩次無氰沉鋅等前處理、無氰堿銅預(yù)鍍、焦磷酸鹽鍍銅加厚和無氰鍍銀后，可以得到均勻細(xì)致、潔白光亮的銀鍍層。該工藝已在鋁合金腔體鍍銀廠家生產(chǎn)中應(yīng)用，鍍層結(jié)合力試驗(yàn)、抗硫試驗(yàn)、焊錫試驗(yàn)、導(dǎo)電試驗(yàn)等質(zhì)量檢測均符合質(zhì)量要求，而且生產(chǎn)過程中無氰無鎳，符合清潔生產(chǎn)要求。

[ 編輯：溫靖邦 ]

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Environmentally friendly silver plating process for aluminum alloys

// XU Rong-guo, ZHAN Yi-teng*, ZHOU Lin-hai

An environmentally friendly silver plating process for aluminum alloys was introduced. The process flow mainly includes noncyanide zinc immersion, noncyanide alkaline copper pre-plating, pyrophosphate copper plating for copper thickening, noncyanide silver plating, and anti-tarnish treatment. The bath composition and operation conditions of each procedure were presented. The throwing power and covering power of silver plating bath as well as the adhesion strength and sulfidation resistance of silver coating were tested. The process is free of cyanide and nickel, meeting the requirement of cleaner production.

aluminum alloy; electroplating; silver; copper; zinc immersion; cleaner production

10.19289/j.1004-227x.2017.04.006

TQ153.16

：A

：1004 – 227X (2017) 04 – 0207 – 04

2016–10–28

許榮國（1965–），男，湖北黃岡人，廣州三孚新材料科技股份有限公司副總工程師，南京寧美新材料科技有限公司總經(jīng)理，主要從事表面處理新工藝的研究。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) rd@gzsanfu.com.cn。