铝件镀银出现“黑斑”的原因及其消除

裴城关

（中国空空导弹研究院十五分厂，河南 洛阳 471003）

铝件镀银出现“黑斑”的原因及其消除

裴城关

（中国空空导弹研究院十五分厂，河南 洛阳 471003）

某批次铝零件在镀银后喷漆加工过程中出现了黑斑。从原材料、电镀和喷漆加工工艺等方面对黑斑产生的原因进行了讨论，通过表面和截面形貌观察、电镜分析、能谱分析等方法对黑斑与正常镀银层进行了对比，确定了黑斑为镀银层被硫元素污染所致，并找出了镀银层变色的原因，排除了故障。

铝合金；银镀层；黑斑；变色；硫；污染

Author’s address:China Airborne Missile Academy, Luoyang 471003, China

1 前言

某型号导弹有多种镀银后喷漆的铝合金零件，上盖是其中之一。在加工过程中，零件喷漆后容易出现“黑斑”，严重影响到零件的外观质量。由于此型导弹为国防急需产品，而镀银后喷漆工艺在重点型号导弹上应用广泛。因此，“黑斑”成为亟需解决的工艺瓶颈。

2 服役环境

上盖通常应用于导弹的电子舱段，有较高的电性能要求。零件采用防锈铝加工，工作环境密闭，装配后不存在二次生锈的可能性。“黑斑”成分的不确定，给零件的重要性能──电性能打上了问号。只有找出问题产生的原因，才能就“黑斑”对零件的质量影响作出合理评估，并避免此类问题的再次发生。

3 原因分析

3. 1 材料

上盖由0.5 mm厚的LF21铝板材加工而成。此型号导弹上有多种同材料、类似形状、同工艺的零件，比如盖子4、下盖等，而同时期加工的类似形状的零件并未出现此类故障。比如，出现故障的上盖和未出现故障的盖子 4等均由同批次板材加工而成。因此，可以断定，并非原材料缺陷导致故障。

3. 2. 1 电镀工艺

上盖镀银的大致工艺路线为：机加来件─前处理─浸锌─电镀锌─电镀铜─电镀银─喷漆─浸涂 823─入库。

检测分析发现，应用两种不同稻壳所产原酒的乙酸乙酯、乳酸乙酯、总酸、总酯含量均有所差异，使用清洁稻壳，原酒中微量成分含量均有所提高，其中乙酸乙酯提高8.53%，乳酸乙酯提高7.29%，总酸提高6.76%，总酯提高8.96%，见图3。

3. 2 加工工艺

高职项目式教学要打破传统的专业(学科)教学模式，按照高等职业教育的本质要求，从职业岗位的实际出发，依据工作的典型任务，选择和安排学习项目，使得课程的学习内容与工作任务一致、学习过程与工作过程一致[6]。

在理化手段的协助下，对“黑斑”取样，进行了金相分析。黑斑处和正常处截面照片如图 2所示。可以看出，上盖镀银面“黑斑”处与正常处没有区别，所以黑斑只是影响了镀银层的表面，而对镀银层内部并无影响。

上盖的喷漆加工，出现过整批返修的纪录。原因为缺口未堵上，使漆雾进入，并附着在镀银层表面而无法清除。为防止此类故障的发生，加工过程中，常用3M胶带将缺口封死，以杜绝漆雾进入。

(1)诊断中包含幽门螺旋杆菌感染。(2)处方药物为指定药物。PPI包括：奥美拉唑、泮托拉唑、雷贝拉唑、兰索拉唑、埃索美拉唑；铋剂包括：胶体果胶铋、枸橼酸铋钾；指定抗生素包括：阿莫西林、克拉霉素、甲硝唑(奥硝唑)、左氧氟沙星(莫西沙星)、呋喃唑酮、四环素；以上药物均为口服制剂。(3)合格处方标准：经典三联处方(1种PPI药物+两种根除抗生素)，含铋剂四联疗处方(铋剂+1种PPI药物+两种抗生素)，疗程为7～14d。

根据以往的生产经验，导致镀银件变色最常见的原因为硫元素对镀银层的影响。之前，曾经发生过镀银后的零件未及时包装并密封保存，久置在电镀厂房中而导致镀银层变黄。但是该故障零件镀银后，均及时包装并置于干燥器皿中保存，可见并非受到厂房空气气氛的影响。

黑斑的出现，可能是因为缺口密封不严，使漆雾等有机气氛进入。有机气氛从镀层空隙进入，从而腐蚀镀锌层。镀锌层腐蚀产物从镀层空隙中泛出，表现为黑斑。为此，做了以下实验来验证：在 200倍放大镜下对“黑斑”进行拍照，并检查是否出现堆积或者腐蚀坑。其照片如图 1所示。经测量，未出现堆积或腐蚀坑。因此，排除了是漆雾腐蚀镀锌层或镀锌层腐蚀物从银层下泛出而导致“黑斑”的可能性。

图1 银镀层黑斑处照片Figure 1 Photo of black spot on silver deposit

3. 3 “黑斑”成分分析

首先，考虑到有可能是电镀的某个生产环节发生了改变，从而导致故障的产生。经查，生产条件并未发生任何改变，且同时期加工的类似零件并未出现此类故障。因此，排除了电镀生产条件发生改变的因素。

柳州地处于广西北部，因西江第二大支流—柳江的流经与哺育而得名。江河的贯穿，地形的平坦，都为柳州的文明演化和城市发展奠定了坚实基础。

图2 银镀层黑斑处与正常银镀层截面形貌照片Figure 2 Section morphologies of black spot and normal silver deposit

上盖镀银面“黑斑”处与正常处电镜照片及能谱图分别如图3和图4所示，其能谱分析结果见表1。通过电镜分析，发现顶盖镀银面发黑斑点处与正常处的形貌没有区别，但能谱分析表明，发黑斑点处有S元素存在，而正常处没有S元素。因此，可断定黑斑为镀银层被硫元素污染所致。

3. 4 硫元素来源分析

图3 黑斑处与正常镀银层电镜照片Figure 3 Electron microscopy photos of black spot and normal silver deposit

表1 黑斑处与正常镀银层能谱分析结果Table 1 Energy-dispersive spectra analysis results of blackspot and normal silver deposit

图4 黑斑处与正常镀银层能谱图Figure 4 Energy-dispersive spectra of black spot and normal silver deposit

此零件经过多次加工，工艺及材、辅料等都已经定型。因此，可以排除环境及设备因素。经查实，在喷漆处，所用材、辅料发生改变的是喷漆时铺在零件下的牛皮纸，该批牛皮纸于去年底进。由于上盖侧面有缺口，喷漆时需要用胶带将缺口完全封死。喷漆后，由于漆层粘连，盖子内形成了一个密闭环境。如果牛皮纸含硫量过高，那么在一个密闭环境中，很容易引起银层污染。

3. 2. 2 喷漆工艺

从库房找出前一批(无故障)加工用牛皮纸和新进牛皮纸做对比实验：用 2种牛皮纸喷同一批次的实验件各两件，放入干燥间干燥24 h，结果发现，只有位于新进牛皮纸上的零件镀银面出现了“黑斑”。由此可以断定，造成镀银面污染的硫元素来源于新进的牛皮纸。

4 故障排除

从镀层截面照片和电镜分析可知，硫元素只对镀银层表面产生影响，而横截面没有遭到破坏。故对黑斑进行清理并采取一定的防护措施，就可以避免“黑斑”的再次产生。由于零件主要应用于导弹的电子舱段，工作环境密闭，环境气氛简单，不存在装配后二次污染的可能性。

治疗前，两组患者LVEF、LVESD、LEVDD等心功能指标情况进行比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗后，观察组患者 LEVDD、LVEF、LVESD等心功能指标情况均优于对照组患者，且经过两独立样本t检验，差异有统计学意义（P＜0.05），见表 1。

可以用铜丝刷除去黑斑，但会留下刷痕，而且镀银层会遭到轻微破坏。生产发现，用绘图橡皮可以完全清除掉“黑斑”，而且清除后放置72 h，也不会再次出现“黑斑”。因此，先用橡皮擦净“黑斑”，以去离子水清洗干净后再浸涂823保护剂即可。

解析：要从合金中测定镁的质量分数,三个实验设计中:(1)设计1利用合金总质量与两者产生氢气的总体积联立方程。(2)设计2只有铝与NaOH溶液反应,可由氢气体积求得铝的质量。(3)设计3由于NaOH溶液过量,所得沉淀只能是Mg(OH)2,利用此沉淀镁元素守恒可直接求得镁的质量。本题答案应为A。

5 结语

铝合金板材零件镀银可以大大提高导电性能，但银镀层在有硫元素存在的气氛中极易被污染。因此，在加工过程中，要对硫元素进行严格控制。

在导弹镀银零件生产线上，应引入材、辅料检验设备，加强对所用包装纸等材、辅料的控制，避免引入硫元素而对产品电性能产生影响，以保障整个导弹的战斗力。

Cause of black spots appeared on surface of silver-plated aluminum parts and its elimination /

PEI Cheng-guan

Black spots appeared on the surface of a batch of aluminum parts during paint spraying after silver plating. The cause producing such black spots was discussed from the aspects of raw materials as well as processes of electroplating and spraying. A comparison between black spot and normal silver deposit was made by surface and section morphologies observation, scanning electron microscopy and energy-dispersive spectroscopy. It is ascertained that sulfur contamination of silver deposit results in the formation of black spots. The cause leading to silver deposits tarnishing is found out and the trouble is eliminated.

aluminum alloy; silver deposit; black spot; tarnish; sulfur; contamination

TQ153.16

A

1004 – 227X (2011) 10 – 0017 – 03

2011–03–13

2011–05–01

裴城关（1983–），男，河南洛阳人，本科，助理工程师，主要从事表面处理工艺研究。

作者联系方式：(E-mail) peak014@163.com。

[ 编辑：韦凤仙 ]