无氰电镀银工艺的研究及应用

吴育照

摘 要：本文主要介绍一种无氰镀银工艺在航空发动机紧固件上的研究及应用

关键词：无氰镀银;航空发动机;紧固件;研究及应用

1 无氰镀银工艺方案确定和试验

1.1工艺路线确定

1.1.1航空发动机紧固件使用的材料多为不锈钢、高温合金;因此，在镀银前采用镀冲击镍的方式预镀一层镍，增加银镀层的结合力。

1.1.2由于无氰镀银对Cu2+、Fe3+、Fe2+等杂质敏感，避免该类杂质的带入，在镀银前增加预镀银处理，既可减少杂质的带入，提高镀银槽液的稳定性，减少槽液的维护成本，也可提高银镀层的纯度和结合力。

1.1.3该无氰镀银工艺方法不添加光亮剂、润湿剂等添加剂，银层为哑光色，需要增加后处理进行光亮处理。

1.1.4最终，确定了航空发动机紧固件无氰镀银的工艺路线：验收→除油→喷砂→活化→流动水洗→预镀镍→流动水洗→预镀银→镀银→回收→流动水洗→干燥→除氢→活化→成膜→流动水洗→去膜→流动水洗→浸亮→流动水洗→涂保护剂→纯水洗→热纯水洗→干燥→检验→包装

1.2槽液成分确定

1.2.1为了保证银镀层的纯度≥99.9%，质软、润滑性、抗黏结性、耐高温等性能;尽量减少镀层中夹杂的杂质;镀液中不能添加过多的光亮剂等添加剂，避免镀层脆性过大，纯度低，进而造成润滑性、抗黏结性、耐高温性能降低。

1.2.2为了保证镀层的细致平滑，槽液的稳定性、深镀能力、分散性等，采用二种络合剂对银进行络合;该方法可以保证槽液稳定，在高/低温情况下，槽液也不易分解，使用温度范围宽。

1.2.3该工艺方法环保，溶液中不含磷;络合剂自身不会分解，在加入氧化剂后很容易分解，废水处理简单。

1.3过程与控制

槽液配置：将所需的硝酸银用热纯水溶解，在搅拌下缓慢加入镀槽中，直至完全溶解加入所需量的ZY-5501镀银开缸剂，加纯水到所需体积，充分搅拌，调整槽液PH值至9.0～10.5（用氢氧化钾调PH值），分析合格后即可试镀。

过程参数的影响：络合剂：ZY-5501偏高时镀层细致平滑，但沉积速度慢;ZY-5501偏低时沉积速度快，但镀层较粗糙，结合力较差。为了保证镀层的质量，ZY-5501的含量一般控制在中上限的位置。

硝酸银：硝酸银过低，沉积速度慢;过高，沉积速度快，但镀层易粗糙;控制在中下限为宜。

温度：温度过低，槽液混浊，沉积速度慢、槽液分散性差，镀层泛黄、粗糙;温度过高，沉积速度快，镀层均匀，但镀层易粗糙。控制在25～40℃为宜。

电流密度：电流密度低，镀层细致平滑，电流密度高时，镀层易粗糙，影响镀层结合力，电流密度一般控制在0.3～0.8 A/dm2范围内较好。

pH值：pH值太低，镀层脆性大，银离子容易析出;pH值太高，分散能力差，镀层不均匀;控制在9～10.5为宜。

杂质的影响：槽液长期使用后，Cu2+累积多后溶液会变蓝，影响镀层的结合力;可以定期采用离子树脂吸附处理Cu2+;导电极棒采用钛包铜材料减少Cu2+的带入，减少槽液维护次数和成本。

1.4结果与讨论

1.4.1外观：镀层表面连续、均匀细致、光滑平整。

1.4.2厚度

样件材料为GH4169、GH738的自锁螺母和螺栓，厚度5～8μm，采用金相显微镜方法检测;数量5件;平均厚度在7μm。

1.4.3银层纯度：

样件材料为1Cr18Ni9Ti，尺寸为：100×50×δ1mm;表面粗糙度0.8;镀层厚度5～8μm;电镀时不进行预镀镍，直接镀银，干燥后把银镀层剥离后进行分析检测;镀层银纯度为99.97%，≥99.9%的要求。

1.4.4结合力试验

样件材料为GH4169、GH738的自锁螺母和螺栓以及材料为1Cr18Ni9Ti，尺寸为：100×50×δ1mm的试片。镀层厚度5～8μm。

检测方法：试片采用弯曲法，来回弯曲后检测断裂处，无银层脱落;螺栓、螺母按AMS 2410的方法加热到500～520℃保温20～60min后用刀或锉刀，锉开银镀层后目视检查银镀层是否与金属基体剥离。

1.4.5耐高温试验

样件材料为GH4169、GH738的自锁螺母和螺栓，镀层厚度5～8μm;把零件加热到600～700℃，保温2h;目视检查镀层是否脱落、起皮、粉化等;并按2.3.2进行结合力试验。

1.4.6氢脆试验

样件为标准样件（按HB5067.1），材料为：30CrMnSiA;镀银8～12μm，除氢24h;检测方法按HB5067.1，保持200h不断裂为合格。

1.4.7自锁螺母锁紧试验

分别对3个批次的自锁螺母（各10件）进行了常温锁紧、高温锁紧试验;锁紧性能符合标准要求，试验过程中没有出现镀层脱落、零件相互咬死等现象。

2 结论

2.1该无氰镀银工艺不添加光亮剂等添加剂，为哑光镀银工艺;镀层夹杂的杂质少，镀层纯度高，镀层软，脆性低，润滑性好，结合力强;经过后处理后镀层光亮、均匀细致、平滑。

外观、厚度、镀层纯度、润滑性、结合力、抗黏结性、氢脆断裂性等性能满足航空发动机紧固件的性能要求。

2.2该无氰镀银工艺使用的二种络合剂对银离子络合，无其他添加剂，槽液成分简单;络合剂自身较稳定，络合效果，好稳定性好;分散能力和深镀能力强;参数范围宽;对杂质不敏感;易于操作和维护，成本低。

2.3工艺方案设计合理，采用脉冲方式电镀，进一步提高银镀层的性能，满足航空发动机紧固件的性能指标。

2.4该无氰镀银工艺无氰、无毒、无刺激气味、使用温度低，挥发性小，产生的废气少;络合剂在强氧化剂处理下容易分解，廢水处理简单，成本低;对环境污染小;符合清洁能源生产的要求。

参考文献

[1]沈品华等主编《现代电镀手册》..机械工业出版社. 2010年.