新型光亮剂对电镀银层性能的影响

路亚娟*，沈晓，张红军，杨晓涵

（河南平高电气股份有限公司，平高集团有限公司表面处理及金属防腐实验室，河南 平顶山 467001）

新型光亮剂对电镀银层性能的影响

路亚娟*，沈晓，张红军，杨晓涵

（河南平高电气股份有限公司，平高集团有限公司表面处理及金属防腐实验室，河南 平顶山 467001）

通过赫尔槽试验、小槽试验、扫描电镜测试、显微硬度测试及摩擦磨损试验，研究了由2 ～ 5 g/L稀土氧化物、1 ～ 2 g/L贵金属氧化物、10 ～ 30 g/L氢氧化钾、2 ～ 10 mL/L氨水和0.1 ～ 2.0 g/L表面活性剂组成的新型光亮剂对电镀银的影响。结果表明，新型光亮剂能与日本光亮剂相媲美，所得镀银层能够满足高压电器应用的需求。

高压电器；电镀银；光亮剂；显微硬度；摩擦磨损性能

1 实验

1. 1 基体材料预处理

采用纯度≥99.99%的银板作阳极，100 mm × 70 mm × 1 mm的T2Y铜片为阴极。铜片的前处理工序为：除油→水洗→酸洗→水洗→盐酸活化→水洗。

1. 2 电镀银配方和工艺

镀液配方为：氰化银40 ～ 60 g/L，游离氰化钾100 ～ 150 g/L，光亮剂10 ～ 20 mL/L。光亮剂由2 ～ 5 g/L稀土氧化物、1 ～ 2 g/L贵金属氧化物、10 ～ 30 g/L氢氧化钾、2 ～ 10 mL/L氨水和0.1 ～ 2.0 g/L表面活性剂组成。

1. 2. 1 赫尔槽试验

采用267 mL赫尔槽，镀液体积250 mL，电流1 A，温度30 °C，磁力搅拌速率180 r/min，时间5 min。

1. 2. 2 小槽试验

采用100 mm × 70 mm × 80 mm的PP材质小槽，加入400 mL镀银液，铜片带电入槽，浸入面积0.42 dm2，电流密度1 A/dm2，时间60 min。

1. 3 镀层性能测试

1. 3. 1 显微硬度

采用北京时代之峰科技有限公司TMWS-1型数显显微硬度计，加载力0.98 N，加载时间15 s，每种试样测6个平行试片，每个试片随机测3个点。

1. 3. 2 耐磨性

采用兰州中科凯华科技开发有限公司的HSR-2M摩擦试验机，摩擦副为直径6 mm的钢珠，在70 g压力下摩擦20 min，运行速率500 r/min，往复摩擦距离6 mm。

1. 3. 3 微观组织及成分分析

采用ESEM XL-30场发射环境扫描电子显微镜观察镀层表面的组织形貌，并采用附带的能谱仪分析银层的成分。

2 结果与讨论

2. 1 光亮剂对银层色泽和沉积速率的影响

通过赫尔槽电流密度标尺，在赫尔槽试片光亮区对应的电流密度下画线做标记，并采用牛津CMI900测厚仪在线上取3处进行厚度测量以计算沉积速率，结果见图1和图2。

图1 采用不同光亮剂时所得赫尔槽试片的外观Figure1 Appearance of Hull cell test coupons obtained from baths with different brighteners

图2 采用不同光亮剂时的沉积速率Figure2 Electrodeposition rate in baths with different brighteners

从图1可以看出，分别采用新型光亮剂和日本光亮剂时，赫尔槽试片的光亮电流密度范围分别为0.2 ～ 2.5 A/ dm2和0.3 ～ 3.0 A/ dm2。从图2可以看出，在相同电流密度下，采用新型光亮剂时的沉积速率均大于采用日本光亮剂时，在小电流密度区更明显。由此可知，采用新型光亮剂时电镀效率更高，更有助于解决内孔类零件镀银沉积速率慢的问题。

2. 2 光亮剂对镀层显微硬度的影响

硬度是镀层的重要性能之一，它影响镀层在使用过程中的耐磨性、强度和使用寿命，因此测量镀层显微硬度具有重要意义。光亮剂对镀层显微硬度的影响如图3所示。

图3 采用不同光亮剂时所得镀银层的显微硬度Figure3 Microhardness of silver coatings obtained from baths with different brighteners

由图3可以看出，采用新型光亮剂时所得镀层的显微硬度略高于采用日本光亮剂时，能够满足高压电器产品关于动接触零件镀层显微硬度必须高于120 HV的要求。

2. 3 光亮剂对镀层耐磨性的影响

耐磨性是镀层质量的重要指标。采用不同光亮剂时所得银镀层的摩擦因数见图4。由图4可以看出，采用新型光亮剂时，所得银镀层的起始摩擦因数较小，随时间延长趋于稳定。采用日本光亮剂所得镀层的摩擦因数变化趋势与采用新型光亮剂时基本一致。

图4 采用不同光亮剂时所得银镀层的摩擦因数Figure4 Friction coefficients of silver coatings obtained from baths with different brighteners

2. 4 光亮剂对银镀层成分的影响

镀层表面银的纯度对电子电器产品质量而言至关重要，些许杂质的存在就会大幅增大产品的接触电阻，从而使导电性下降。图5所示为采用不同光亮剂时所得银镀层的EDS谱图。从图5可知，所得镀层中银含量均为100%，满足高压电器对镀银层纯度的需求。

图5 采用不同光亮剂时所得银镀层的EDS谱Figure5 EDS spectra for silver coatings obtained from baths with different brighteners

2. 5 光亮剂对银镀层微观形貌的影响

镀层表面是否平整对高压电器行业镀银工件具有重要影响，银镀层表面不平整会导致产生电弧，进而影响产品性能。图6为采用不同光亮剂时所得银镀层的组织形貌。由图6可知，采用不同光亮剂时所得银镀层的形貌相近，表面均光洁，无球形凸出物，晶粒尺寸基本相同。

图6 采用不同光亮剂时所得银镀层的微观形貌Figure6 Microscopic morphologies of silver coatings obtained from baths with different brighteners

图7为采用新型光亮剂与日本光亮剂所得产品照片，可见其外观相近。

图7 采用不同光亮剂时镀银产品照片Figure7 Photos of silver-plated products from baths with different brighteners

3 生产应用情况

目前新型光亮剂已用于生产中。相比较而言，新型镀银光亮剂不仅满足高压电器产品的镀银质量要求，而且缩短了采购周期，为公司节约了生产成本。日本进口镀银光亮剂、新型镀银光亮剂的单价分别为1 005元/L和650元/L，按年使用量1 715 L计，每年可为公司节约60.88万元。

[1] 张大昌. 氰化镀硬银工艺的生产实践[J]. 电镀与环保, 1987, 7 (1): 17-19, 5-6.

[2] 胡进, 吴慧敏, 李卫东, 等. 氰化镀银光亮剂的研究现状及发展[J]. 材料保护, 2002, 35 (1): 31-34.

[3] 吴水清. 镀银有机添加剂的研究进展[J]. 电镀与环保, 1998, 18 (6): 7-10.

[ 编辑：周新莉 ]

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Effect of a novel brightener on performance of electroplated silver coating

LU Ya-juan*, SHEN Xiao,ZHANG Hong-jun, YANG Xiao-han

The effect of a novel brightener composed of 2-5 g/L rare earth oxide, 1-2 g/L noble metal oxides, 10-30 g/L potassium hydroxide, 2- 10 mL/L ammonia and 0.1-2.0 g/L surfactant on silver electroplating was studied through Hull cell test, small cell test, scanning electron microscopy, microhardness measurement as well as friction and wear test. The results showed that the novel brightener is comparable with the commercial Japanese brightener and the performance of the silver coating obtained by using the novel brightener can meet the requirements of high-voltage electrical apparatus.

high-voltage electrical apparatus; silver electroplating, brightener; microhardness; friction and wear property

TQ153.16

A

1004 – 227X (2017) 08 – 0399 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.08.003

2016–12–16

2017–03–02

路亚娟（1982–），女，河南鲁山人，学士，工程师，现主要从事电镀生产技术管理工作。

作者联系方式：(E-mail) luyajuan0512@163.com。

First-author’s address:Surface Modification and Metal Anti-corrosion Laboratory of Henan Pinggao Electric Co., Ltd., Pingdingshan 467001, China

镀银在电子工业和装饰性行业有着广泛的应用。随着人们生活水平的日益提高和高新信息产业的飞速发展，镀银尤其是光亮镀银的需求与日俱增。电镀银工艺有氰化镀银和无氰镀银两类。氰化镀银具有覆盖能力和分散能力好，镀液稳定，电流效率高等优点，并且所得镀银层远优于无氰镀银产品，在高压电器和航空航天领域占主导地位[1-3]。光亮剂的选择对减少银用量，提高镀液性能和镀层光亮度具有重要意义。

笔者公司从2001年开始引进日本东芝的镀银工艺，该工艺所用光亮剂从日本进口，效果良好，工艺过程稳定，但存在价格昂贵，采购路程远、周期长，危化品的入关受限等问题。为此自行研制了一种含稀土和贵金属氧化物的新型光亮剂。本文研究了该光亮剂对镀层显微硬度、表面形貌和元素分布的影响。