铝合金腔体镀银工艺

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摘要：研究了二次浸锌与氰化镀锌相结合预处理的光亮镀银工艺。介绍了工艺流程及相关参数，讨论了浸锌溶液的配制、温度、时间等因素对镀层性能的影响。该工艺所获得的镀层细致，光亮度好，结合力强。

关键词：铝合金；二次浸锌；氰化镀锌；光亮镀银 中图分类号：TQl53．16 文献标识码：A 文章编号：1004—227X(2008)06—0004—04

王爱荣，马春全，贺少文

(1．河南科技学院化学化工学院，河南新乡453003；2．国营第七六零厂，河南新乡453059)

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1前言

铝合金镀银广泛应用于电子、通讯、电器等行业。但由于铝是很活泼的金属，具有较强的亲氧性，在表面极易形成氧化膜；同时铝及其合金的热胀系数与银相差很大，给铝制件镀银带来很大困难。零件尺寸越大、形状越复杂，电镀难度越大。某军用滤波器的许多零件均为铝合金(牌号7R04一Hll2)镀银件，其中主要构件U、V型腔体镀银最为困难。该种腔体外尺寸为316mm×190mm×93mm，表面积为40．6 dm，5个内腔尺寸为l80 mm×56 mm×90 mm(深)，其外形见图l，要求镀银(23士2)μm并电解钝化。该零件体积较大，内腔较深，要想获得结合力良好的镀银层，电镀前的预处理是关键。国内外对铝及其合金电镀前处理进行了许多研究，笔者在研究总结这些方法的基础上，进行了大量实验。结果发现：以二次浸锌与氯化钾镀锌相结合的预处理工艺再镀银，大部分腔体有起皮、起泡、脱落现象；而以二次浸锌与氰化镀锌相结合的预处理工艺，再氰化镀铜和银，所得镀层结晶细致，光亮性好，结合力强，可以更好地满足军品的质量要求。

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图1腔体零件的结构图

Figure l Structural diagram of cavity sample

2工艺规范 2．1工艺流程

有机除油一化学除油一碱腐蚀一酸蚀一浸锌酸盐一浸酸一重浸锌酸盐一氰化镀锌一镀铜一预镀银一光亮镀银一电解钝化一吹干并烘干。 2．2各主要工序的溶液配方及工艺条件 2．2．1 有机除油

室温下，采用l80#航空汽油。

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2.2.2 化学除油 898 除油灵 B 型 θ t 2.2.3 碱腐蚀 碱浸蚀的目的是除去铝制件表面的氧化膜，获得比较理想的微观粗糙度，同时进一步除油，以 增加镀层的结合力。反应较快，应严格控制时间。 NaOH θ Ct 2.2.4 酸蚀碱腐蚀后，铝及其合金中的铜、硅、锰等不溶于碱的物质残留于工件表面与腐蚀残渣形成“挂灰”吸附膜。 酸蚀的目的是溶去这些附着物，使工件露出光亮的表面，处于良好的活化状态 。[2]

50g/L <50℃ 2~10min

80—100g/L 60~700 0.5~1 min

(1)适用于一般铝合金件 HN03(p=1

.639/mL) t f (2)适用于硅铝合金件 HN03(p=1.63g/mL) HF(W≈40%) θ t 2.2.5 第一次浸锌 Zn0 NaOH NaKC4H406·2H20 FeCl3·6H20 HF(w≈40%) θ t 2.2.6 第二次浸锌二次浸锌工艺，对提高浸锌层的质量及改善结合力有明显的效果。这是由于第一次浸锌时要先溶解 Al203 后才 置换 Al,所得到的锌层结晶粗糙且疏松，晶粒分布不均匀，尺寸相差大，浸锌层结合力差。二次浸锌法可以提高

500 mL/L 室温 5~10S

500 mL/L 60 mL/L 室温 5~10S

100g/L 500g/L 10g/L 1g/L 3 mL/L 25~30℃ 45—60S

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后续镀层的结合力、 均一性以及耐蚀性 。 铝及其合金表面结合力差的锌晶粒经硝酸溶解后， 颗粒大的锌晶粒变小， 形成均匀细致的表面，且裸露的晶粒成为二次浸锌的成核中心，故所得锌层细密，且增强了与基体的结合力。其 工艺条件为：

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Zn(NO)2 NaOH C 6H 80 7 FeCl3·6H20 θ Ct 2.2.7 氰化镀锌

30g/L 200g/L 40g/L 1g/L 15~30℃ 30~60S

对于形状复杂的腔体零件，虽经二次浸锌，但旮旯、深凹处沉积的锌层较薄，在后续镀铜时由 于碱性较强且温度较高而易发生溶解，这样就失去了锌层对铝表面层的保护作用，严重降低了镀层 结合力。因此需在镀铜之前先镀锌，以增加锌层的厚度。 Zn0 NaCN NaOH 95 氰化镀锌开缸剂 95 氰化镀锌光亮剂 θ J t 2.2.8 镀铜 CuCN NaCN(游离) 991 光亮剂 θ J t 搅拌方式 2.2.9 预镀银 Ag(以 KAg(CN)2 加入) KCN 阳极 1~2g/L l00g/L 不锈钢板 55~85g/L 10~15g/L l0~12mL/L 55~65℃, 1~3 A/dm2 10~15 min 阴极移动 35~459/L 70~90g/L 60~70g/L 5 mL/L 3~5 mL/L 5~30℃, O.5~3 A/dm2 2~5 min

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J θ Ct 2.2.10 镀银

1~2 A/dm 10~30℃ 5~10S

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Ag(以 KAg(CN)2 加入) KCN(游离) KOH 银光亮剂 A 银光亮剂 B θ J 搅拌方式 2.2.11 电解钝化 KECr204 K2C03 pH θ J t 3 镀层的性能测试 3.1 外观测试

20~40g/L 90~150g/L 5~10g/L 30mL/L 15 mL/L 10~30℃ 0.5~1.5 阴极移动

8~10g/L 6~8g/L 9~10 10~35℃ 0.5~1 A/dm2 2~5 min

目测法观察镀层的光洁度，色泽均匀度及是否有起皮、起泡、脱落、麻点、斑点、烧焦等瑕疵。 3.2 结合力测试 3.2.1 划格法

在试样上用钢划刀划几个边长为 l mm×1mm 的方格，观察在此区域内的镀层是否起泡、脱落。 3.2.2 冷热循环法

将试样放入 200℃的电烘箱内并保温 l h,取出后立即放入 l8~25℃的水中冷却，检查镀层是 否起泡、脱落。 4 影响镀层性能的因素 4.1 碱蚀和酸浸蚀 实验发现，碱蚀的温度过高和时间过长，腔体表面容易过腐蚀；温度过低和时间过短，腔体表 面的不均匀氧化膜去除不彻底，从而造成镀层结合力下降。另外，为了除去腔体表面碱蚀后形成的

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三氧化铝

、硅合金元素及其氧化物的混合物，使工件处于良好的活化状态，不同的铝合金成分通常 采用不同的酸浸蚀液，这对镀层结合力有较大的影响。 4.2 预处理 表 1 列出了不同的预处理工艺组合对镀层质量的影响。由表可知，只有二次浸锌与镀锌相结合 的预处理工艺所得的镀层结晶细致，结合力强，光亮性好，镀层质量好。极少部分腔体有起泡现象 是由于操作过程中水洗不良所造成的。 表 1 预处理工艺对镀层质量的影响 Table l Effects of pretreatment process on deposit quality 预处理工艺 一次浸锌 二次浸锌 镀层质量 结晶粗糙，光亮性差，大部分腔体有起皮、起泡、脱落 外表面结晶细致，光亮性好，腔体内表面部分有起皮、 起泡脱落 二次浸锌与镀锌相结 合 浸锌镍合金 外表面尖端部位烧焦，腔体内表面部分有起皮、起泡、 脱落 预镀锌 4.3 浸锌溶液的温度 浸锌溶液的温度对镀层的质量影响较大。在锌沉积过程中，对于同一种铝基材，若温度不同、 沉积速度也不同，温度升高则锌的结晶成长速度加快[4]。温度过高，则反应过快，锌层厚，结晶粗 糙，溶液寿命短，镀层结合力差，批次合格率低；温度过低，则反应缓慢，锌层薄，预镀时易击穿， 结合力差。从实验得知，浸锌应在 25~30℃进行，所得镀层均匀，致密，结合力好，批次合格率高。 4.4 浸锌溶液的配制 Lashmore[5-6]提出三价铁离子的加入对浸锌反应影响很大，因此为了使浸锌层结晶细致，溶液中 需加入 FeCl3。实验结果表明，三价铁离子的加入顺序也严重影响镀层的性能。FeCl3 和 NaKC4H406 一 起加入，对反应有显著影响[7]。若将三氯化铁直接加入氢氧化钠溶液中，所得镀层起泡、脱落。这 是因为在碱性条件下，铁离子易形成沉淀，降低了铁在溶液中的有效浓度。应先把三氯化铁溶解在 酒石酸钾钠溶液中，氧化锌溶解在氢氧化钠溶液中，然后再混合，所得镀层结合力好，批次合格率 高。 4.5 浸锌时间 浸锌的时问超过 60S,则锌层厚，结晶粗糙，结合力差，批次合格率低。第一次浸锌时间低于 45S 和第二次浸锌时间低于 30S 时，所得锌层薄，预镀时易击穿，镀层结合力差。所以第一次浸锌 应控制在 45~60S,第二次浸锌时间 30~60 S,所得镀层均匀，致密，结合力高，批次合格率高。 光亮性差，腔体内表面部分有起皮、起泡、脱落 结晶细致，光亮性好，极少部分腔体有起泡

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4．6氰化镀铜时的阴极电流密度

氰化镀铜的电流密度对镀层质量有重要的影响，阴极电流密度不同，则镀层的结合力有很大差别。实验表明，在开始通电的短时间内，电流密度应采用允许值的上限，然后降至接近下限进行电镀。这样才能使工件的各个部位都能沉积上铜，以提高后续镀银层的结合力；否则会造成工件的旮旯、深凹处沉积不上铜，镀银层的结合力差。另外，氰化镀铜时，为防止置换铜层产生，零件应带电下槽。

4．7光亮镀银时的辅助阴阳极

实验中发现，电镀银时若采用保护阴极，腔体表面镀层结晶细致，光洁均匀；否则腔体外部尖角处镀层有烧焦现象。电镀银时若采用辅助阳极，腔体内部镀层厚度均匀一致，否则腔体内部尖角处镀层较薄，影响镀层质量。因此，在光亮镀银时，一方面要采用保护阴极，另一方面要在腔体内悬挂辅助阳极。辅助阳极用银板条制成，每个腔内都应有足够的阳极。银阳极局部用绝缘胶带粘好，避免银阳极与腔体短接。 5结语

采用浸锌一镀锌联合法预处理工艺，在铝及其合金表面获得了结晶细致、光亮度好、结合力强的光亮银镀层。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l9n1.html