铝合金无氰电刷镀铜/银及其性能

2022-12-23索帅杜宝帅李文王广川步衍江张鲁宁邹勇杨东旭刘爽

电镀与涂饰 2022年23期

索帅，杜宝帅，李文，王广川，步衍江，张鲁宁，邹勇，杨东旭，刘爽

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南 250002；2.山东大学，山东济南 250100）

为防止电力设备金属导电部件表面氧化，并减小接触电阻，通常会对金属导电部件表面镀银，在铝合金基体表面镀银之前还会镀一层铜过渡。但电力设备在运行一段时间后，表面镀层会因磨损或氧化而导致接触电阻升高，造成运行过程中导电板因发热而需要紧急停运检修，若发现不及时，甚至会因供电设备损坏而发生事故[1-4]。针对镀银层损坏问题，常采用更换零部件的方式解决，这会造成不必要的浪费，并且对于不易拆解的设备，其操作复杂、效率较低。电刷镀具有操作简便的优点，可用于多种形状零件表面镀层的修复。但电镀银一般采用氰化物体系镀液，污染环境和危害人体健康。为了实现导电镀层原位环保修复，本工艺结合电力设备现场的运行情况，先采用无氰镀液在铝合金基体表面电刷镀Cu，再电刷镀Ag，分析了Cu和Ag镀层的外观、微观形貌、厚度、硬度、电导率、结合力等性能，为后续的铝合金基体无氰电刷镀Cu/Ag工艺研发提供基础数据。

1 实验

1.1 基体及其前处理

基体采用25 mm × 70 mm × 5 mm的5083铝合金，刷镀前采用400目砂纸及砂光机打磨至表面粗糙度Ra≤ 6.3 μm，并洗净。

1.2 电刷镀Cu/Ag工艺

采用MeteSage导电板智能修复仪电刷镀Cu，然后在Cu过渡层表面电刷镀Ag。工艺流程为：电净→清水冲洗→活化→清水冲洗→电刷镀Cu→清水冲洗→活化→清水冲洗→电刷镀Ag→清水冲洗→干燥。

采用乙二胺体系电刷镀 Cu，镀液组成为：CuSO4·5H2O 35 ～ 50 g/L，乙二胺 80 ～ 100 g/L，pH 12 ～ 13。

采用碱性无氰体系电刷镀Ag，镀液组成为：AgNO340 ～ 60 g/L，有机配位剂80 ～ 120 g/L，5,5-二甲基乙内酰脲 10 ～ 30 g/L，K4P2O7·3H2O 30 ～ 60 g/L，CH3COONH420 ～ 30 g/L，K2CO35 ～ 20 g/L，2,2′-联吡啶 1 ～ 2 g/L，KOH 50 ～ 90 g/L，pH 9 ～ 10。

电刷镀Cu和Ag的工艺条件为：镀笔移动速率6 ～ 14 m/min，温度20 ～ 25 °C，时间300 s，电刷镀Cu电压10 ～ 15 V，电刷镀Ag电压1.5 ～ 3.5 V。

1.3 性能检测

采用Olympus GX41型金相显微镜观察镀层的截面形貌，并测量镀层厚度。采用Zeiss SUPRA55扫描电镜观察镀层的微观形貌。采用Q30M自动数显显微维氏硬度计测量Cu镀层和Ag镀层的显微硬度，载荷为25 g，加载时间为15 s，每种试样取10个不同测量点的平均值。采用Sigmascope SMP10型电导率测试仪检测基体和镀层的电导率，探头使用频率为60 kHz，每种试样测3个不同位置，每个位置测3次，取均值。按照 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》，采用划线法检测Cu/Ag镀层的结合力，划线间隔2 mm。