电镀添加剂维护相关标准研究

杨志业 王 宇 周 磊

（中航工业沈阳飞机工业集团有限公司，辽宁 沈阳 110034）

电镀添加剂维护相关标准研究

杨志业 王 宇 周 磊

（中航工业沈阳飞机工业集团有限公司，辽宁 沈阳 110034）

说明了航空产品的电镀中添加剂维护的重要性，分析了国内外电镀标准中添加剂的维护内容，并对电镀标准的修订和审核提出了建议。

电镀；标准；添加剂；维护

在电镀过程中，添加剂的使用极为广泛。添加剂的含量直接关系到产品的光亮度、氢脆性能及电镀溶液的稳定性，需要严格的控制。但添加剂往往因其成分复杂、含量低或缺少分析方法等原因，而只能采用间接控制的维护方式。在目前的行业标准中，对添加剂的维护内容均较为缺乏，影响到电镀工艺的稳定性和航空产品质量控制。

本文拟对常见的电镀添加剂进行举例介绍，分析国内外电镀标准中对于添加剂的维护现状，提出航空电镀标准修订意见

1 添加剂控制的意义

目前航空工业电镀使用的添加剂多为第一代添加剂，使用或有一定限制，或效果较差，或易代入杂质，在易用性上和成熟的商品添加剂差距较大，因此对添加剂的维护控制更应该重视。

1.1 缓蚀剂

乌洛托品（六次甲基四胺）是电镀前盐酸酸洗中常用的缓蚀剂。研究表明[1]对于10%的盐酸溶液，乌洛托品质量分数为1.5%时，缓蚀效果最佳。乌洛托品超过一定浓度后，则对钢铁基体有腐蚀作用，可能造成零件的过腐蚀。对于氢脆敏感零件，还可能造成零件氢脆性能下降，进而影响到飞机的整体安全性。

1.2 光亮剂

木素磺酸钙（亚硫酸盐纸浆）是较为常见的镀镉光亮剂。文献表明[2]其可提高阴极极化作用和分散能力，使镀层结晶细致有光泽，并能掩盖金属杂质，但当其过量时，则可造成镀层发脆、气泡。另外木素磺酸钙的使用还有可能造成零件的氢脆性能下降，SAE标准AMS-QQ-P-416《镀镉》中就禁止在抗拉强度≥180ksi的零件镀镉中使用光亮剂。

1.3 稳定剂

苯酚是酸性镀锡溶液中常用的稳定剂。研究表明[3]其对酸性镀锡溶液主盐硫酸亚锡中Sn2+起到络合作用，能有效抑制Sn4+的水解作用和Sn2+的氧化作用，保持酸性镀锡溶液的稳定性。当苯酚含量不足时，将造成Sn2+被氧化为Sn4+，Sn4+进一步水解形成偏锡酸盐胶体沉淀，导致电镀光亮区电流密度范围变窄，镀层光泽性差，镀层可焊性严重下降。

1.4 除杂剂

硫化钠是氰化镀锌溶液中常用的除杂剂，可有效去除氰化镀锌溶液中铅、锡、铁、铜等重金属杂质。当加入硫化钠过量时，会造成锌离子的损失、电镀溶液的不稳定。

1.5 其它添加剂

其它常用的添加剂还有用于提高镀层微观整平性能的整平剂，改善镀层分布均匀性的走位剂，降低镀液表面张力、减少针孔的抗针孔剂，为获得缎面镀层使用的缎面剂，为获得黑色镀层使用的黑化剂。因航空电镀的特殊性，上述添加剂在航空电镀中使用较少。

2 国内外标准的现状

2.1 国外标准分析

国外航空工业电镀生产中使用商品添加剂较多，标准上添加剂维护内容更为完善。

以色列航空工业有限公司的电镀标准中，对槽液维护内容一般分为两个章节，其中一个章节说明槽液成分和操作条件，另一章节说明槽液的维护分析方法或维护方式。如在PS231000《镀镉》中对于盐酸溶液中的缓蚀剂Rodine 213或Acryl Inhibitor的维护，给出维护方式为每加入1L盐酸同时添加8ml缓蚀剂。对于镀镉光亮剂ROCHO Super XL，则要求每月采用霍尔槽试验的方法确定添加剂加入量。

庞巴迪公司的电镀标准中，对添加剂的维护则更为重视。如对镀镉光亮剂ROCHO Super XL的维护，有单独的标准CTSS 5333 《BRIGHTNESSROHCO PROCEDURE》来说明霍尔槽试验法确定添加剂加入量的具体步骤、设备要求及注意事项。在耐热和耐腐蚀合金及钛合金清洗脱氧工艺中，对于润湿剂的维护采用表面张力试验法，并在CTSS 5408《表面张力》中说明了表面张力试验方法具体要求。在BAPS160-034《镀锌镍》中，添加剂BOE NIZ Additive B则采用按安培-小时数方式进行维护，每升溶液每1000安培-小时添加剂0.4ml。

2.2 国内标准分析

国内航空工业标准中对工艺过程、电镀的初始配制描述较为详细，但对添加剂后续如何维护则叙述甚少。

如在HB 5068-1992《电镀锌、电镀镉工艺》中，仅规定了初始配槽时，盐酸槽中起到缓蚀剂作用的乌洛托品、镀锌槽中起到除杂剂作用的硫化钠、镀镉槽中起到光亮剂的木素磺酸钙的加入量，对后续如何维护没有说明。在HB 5074-1993《电镀银工艺》中，同样只说明了镀银槽中起到光亮剂作用的二硫化碳的配制浓度，对后续如何维护没有说明。在HB 5073-1993《电镀锡工艺》 中，对于在酸性镀锡溶液中起到稳定剂作用的苯酚，起到光亮剂作用的明胶、β-萘酚，也只说明了配制浓度，对后续如何维护没有说明。在HB/Z 20010-2011《电镀锡-铋合金工艺及质量检验》中，对于在镀锡-铋溶液中起到光亮剂剂作用的OP-10（烷基酚聚氧乙烯醚）和牛皮胶，也只说明了配制浓度，对后续如何维护没有说明。

因此对于上述标准，实际上存在内容缺失的问题。在贯彻标准时，技术人员只能依据自己的专业技术水平和个人理解自行进行添加剂的维护，有的按照配制比例在添加主盐时添加添加剂，有的只在镀层出现不良影响时添加，有的按照霍尔槽试验结果进行维护。这种现状一方面难以保证电镀溶液和产品的稳定性及质量，另一方面也难以保证GJB 480A-1995《金属镀覆和化学覆盖工艺质量控制要求》中“各种槽液成分必须保持在工艺规定的范围内，并定期分析与维护”要求的实施。

在较新的标准中，标准编写人员也重视到了这一问题，如在西飞公司XYS23003《氰化镀镉》文件中，就规定了采用霍尔槽试验法对镀镉光亮剂进行维护。

3 标准编制建议

随着无氰电镀、代镉工艺的推行，将进一步凸显添加剂在电镀过程中的重要性。本文建议加快行业标准的修订，对能进行分析的添加剂，给出分析方法和分析周期，不能分析的，给出维护方式或试验方法。新编制的标准，应充分考虑电镀添加剂维护的重要性，提高标准的可执行性。

添加剂的维护控制要根据其在电镀溶液中所起作用及消耗方式，通过试验来确定，保证整个过程是可验证的，试验方法可参考JB/T 7704.1-6系列《电镀溶液试验方法》。下面给出一些常见添加剂的建议维护方式。

3.1 缓蚀剂

对于缓蚀剂，建议采用测定腐蚀速率等方式，对缓蚀剂进行维护，实验设计可参考DL/T 523-2007《化学清洗缓蚀剂应用性能评价指标及试验方法》或国内外相近标准。

3.2 光亮剂

对于光亮剂，建议采用霍尔槽光亮区试验法的方法进行维护控制。尤其注意的是，高强度钢电镀的溶液中，光亮剂浓度应尽可能低。对于参与电镀反应的光亮剂，也可采用按电镀安培-小时数添加的维护方式，试验方法可参考JB/T 10339《光亮镀锌添加剂技术条件》、JB/T 7508《光亮镀镍添加剂技术条件》或国内外相近标准。

3.3 稳定剂

稳定剂一般不参加电镀反应，可通过与主盐或其它成分按比例关系添加的方式进行维护。

3.4 除杂剂

除杂剂可定期少量添加，也可在测定杂质含量接近一定水平时定量添加。

[1] 高军林. 乌洛托品作为酸洗缓蚀剂的探讨[J].腐蚀与防护，2009. 3，第30卷第3期.

[2] 刘仁志. 现代电镀手册[M]. 北京：化学工业出版社，2010.

[3] 梁腾平，高家诚. 酸性镀锡液稳定性的研究进展[J]. 材料导报，2007. 5，第21卷第5A期.

（编辑：雨晴）

T-65

C

1003-6660（2017）02-0014-03

10.13237/j.cnki.asq.2017.02.004

[收修订稿日期] 2016-07-20