铝合金件环保镀银

2017-03-13

电镀与涂饰 2017年4期

关键词：镀银氰化结合力

（广州三孚新材料科技股份有限公司，广东广州 510663）

【工艺开发】

铝合金件环保镀银

许荣国，詹益腾*，周林海

（广州三孚新材料科技股份有限公司，广东广州 510663）

介绍了一种铝合金件环保镀银工艺，其工艺流程主要包括无氰沉锌、预镀无氰碱铜、焦磷酸盐加厚镀铜、无氰镀银和防变色处理。给出了各主要工序的溶液配方及工艺条件，测试了镀银液的深镀能力和均镀能力，以及镀层的结合力和抗硫化性能。该工艺的生产过程无氰、无镍，符合清洁生产要求。

铝合金；电镀；银；铜；沉锌；清洁生产

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

铝合金镀银广泛应用于电子、通信、电器等行业。铝是很活泼的金属，具有较强的亲氧性，在表面极易形成氧化膜，给铝制件镀银带来很大困难。目前传统工艺流程中均使用氰化沉锌、氰化镀铜(或化学镀镍)、氰化镀银。氰化物属于剧毒物质，无论是生产、储存、运输及使用，都对环境构成极大的威胁。而我国早在2002年就已经要求停止氰化物电镀工艺，国家发改委公布的《产业结构调整指导目录》已将“含氰电镀”列为“淘汰类”。然而由于技术原因，这一禁令未能完全实现，对电镀金、银、铜基合金及预镀铜打底工艺暂缓淘汰。随着人们环境保护意识的日益增强，以及电镀行业清洁生产的实施，淘汰氰化物电镀的步伐不断加快，发展无氰电镀是一种必然趋势。

1 工艺流程

化学除油→微蚀→除垢→一次沉锌→退锌→二次沉锌→预镀无氰碱铜→焦磷酸盐镀铜→无氰镀银→中和→防变色处理→热水洗→烘干。

1. 1 沉锌

采用二次浸锌工艺，对提高沉锌层的质量及改善结合力有明显的效果。沉锌液组分及工艺条件为：

1. 2 预镀无氰碱铜

广州三孚公司研发的SF-638无氰碱性镀铜工艺具有优异的稳定性，镀液的分散能力良好，可以在沉锌层上直接镀铜，所得镀层结晶细致，结合力得到保证。为实现电镀工业的清洁生产，可以用它来替代氰化物镀铜(或化学镀镍)打底。

无氰碱铜镀液的组分及工艺条件：

阳极采用无氧电解铜，与阴极的面积比为(1.0 ～ 1.5)∶1，采用强有力的低压大容量空气搅拌系统。为得到更佳的镀层，工件可以带电入槽，用大电流冲击10 ～ 20 s后恢复标准电流密度电镀。此工艺中SF-638E的主要作用是促进阳极溶解，防止阳极钝化，提高镀层光洁度，其浓度需要经常分析控制。

1. 3 焦磷酸盐镀铜

焦磷酸盐镀铜的结晶细致，电流效率高，且镀速较快，适合镀厚铜。焦铜镀液组分及工艺条件为：

此工艺的标准P比(即焦磷酸根与铜的质量比)一般为6.8 ～ 7.2，而对于形状比较复杂的工件，比如深孔件、腔体等，P比宜适当提高，其深镀能力及分散能力将更好。

其三，罗塞蒂善于从中世纪的文化积淀中寻找灵感[3]。从罗塞蒂的名字可以读出他对中世纪那位文学巨擎的敬仰和热爱，和自己的精神偶像但丁一样，罗塞蒂体内流淌着的也是意大利人的血液。他的父亲原是一位烧炭党成员，为躲避政治迫害而流亡英国，所以罗塞蒂虽然生于伦敦，却一直视意大利为自己真正的故乡。他能说一口流利的意大利语，像熟悉雪莱的诗歌一样熟悉但丁的诗歌，甚至十几岁时就翻译出了但丁的自传体诗歌《新生》。但丁之于他，就好比莎士比亚之于每一个土生土长的英国人。影响到绘画，就使得他的作品充满了对中世纪情感及奥秘的迷恋之情。

氨水具有光亮和活化阳极的效果，由于挥发比较快，需要每天补加。

1. 4 无氰镀银

广州三孚公司的SF-950体系属于无氰碱性镀银工艺，镀层与工件的结合力优良，可以直接用于铜、黄铜、化学镍等工件。该工艺所得镀银层具有优良的导电性和焊接性，外观光亮、美观，对人体无害，且装饰性好。工艺中不含氰化物或Se、Te及其化合物等有害物质，符合环保要求。

无氰镀银液的组分及工艺条件如下：

SF-950镀银体系的稳定性与氰化镀银体系相当，镀液的pH低于氰化镀银。经过酸活化的铜层浸泡在镀银溶液中0.5 h仍无置换银发生，工件镀铜后无需预镀，可以直接镀银，从而大大降低生产成本。

1. 5 中和

硫酸50 ～ 150 g/L，温度20 ～ 30 °C，时间10 ～ 30 s。

1. 6 防变色处理

银在含有氯化物和硫化物的空气中，其表面会很快发生化学反应而发黑或发黄。经过SF-960银保护剂处理后，在银层表面形成一层导电性和导热性均良好的保护膜，预防工件在使用过程中银层氧化而影响设备性能。

处理液组分及工艺条件为：SF-960银保护剂20 ～ 80 g/L，温度40 ～ 55 °C，时间1 ～ 5 min。

此溶液以乳白色较为理想。若溶液较为澄清，则浓度不足或温度过低，调整后再使用；若溶液呈暗黑色，则较脏，需作部分更换或全部更换。注意：工件刚过完保护剂不宜马上进行温度较高的热水洗，防止膜层被部分破坏。

2 性能测试

图1所示的试验片是银镀液处于静止状态下的赫尔槽打片效果。可以看出，在0.2 A和0.5 A下能达到均匀的全光亮效果。

图1 镀银液赫尔槽试片的外观Figure 1 Appearance of Hull cell test coupons for silver plating bath

镀银液的稳定性非常好，可通过补给添加剂来维护，实现长期使用。对镀液实施搅拌可以使其电流操作范围更宽。

镀银液深镀能力及均镀能力的测试结果见图2。从图2a可以看出，镀银液静止下在赫尔槽中以0.2 A电镀1 min，赫尔槽试片反面全部上镀。从图2b和2c可以看出，在复杂工件和腔体工件上的银镀层洁白光亮、均匀一致。对于孔径20 mm、孔深200 mm的深孔件，电镀1 min全部上镀，镀层也是洁白光亮，均匀一致(见图2d)。

按GB/T 5270–2005《金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法评述》做划格试验，镀层无起皮或剥落现象。镀层经280 °C高温烘烤1 h后无起皮、起泡、掉落，结合力也合格。

图2 镀银液深镀能力及均镀能力的测试结果Figure 2 Test results of throwing power and covering power of silver plating bath

由图3所示的扫描电镜照片可以看出，SF-950无氰镀银所得银层达到纳米级别，相比氰化镀银结晶更加细致。

图3 镀银层的表面形貌Figure 3 Surface morphology of silver coating

镀银层经过防银变色剂处理后进行抗硫试验，即浸入5%硫化钾测试溶液中，观察变色时间。3次平行试验所测变色时间分别为5′25″、5′15″和6′01″。抗硫试验的结果不仅取决于镀层的质量，而且与银保护剂的选择及处理工艺有很大关系。

3 废水处理

无氰镀银溶液中的配位剂只有在碱性条件下才会对银离子有配位作用。可用盐酸将其调整到酸性，产生氯化银即可将银回收，再调整COD和pH便可。

4 结语

铝合金经过两次无氰沉锌等前处理、无氰碱铜预镀、焦磷酸盐镀铜加厚和无氰镀银后，可以得到均匀细致、洁白光亮的银镀层。该工艺已在铝合金腔体镀银厂家生产中应用，镀层结合力试验、抗硫试验、焊锡试验、导电试验等质量检测均符合质量要求，而且生产过程中无氰无镍，符合清洁生产要求。

[ 编辑：温靖邦 ]

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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