茅紅裕

（正泰電氣(上海)股份有限公司，上海 201614）

適用于輸配電行業(yè)的銅件鍍銀工藝

茅紅裕

（正泰電氣(上海)股份有限公司，上海 201614）

介紹了適用于輸配電銅及銅合金件鍍銀工藝，其流程主要包括化學除油、鹽酸活化、混酸酸洗、氰化鍍銅、氰化鍍銀、電解鈍化。說明了各工藝的操作條件及注意事項。給出了銀鍍層變色后的處理，不合格品的褪鍍方法，以及鍍層抗變色性能、結合力和顯微硬度的測試方法。指出了該工藝對環(huán)保方面的要求。針對實際生產中遇到的漏鍍和鍍層有少量顆粒的問題，提出了改進措施。

銅；鍍銀；后處理；逆流水洗；防變色；烘烤；褪鍍

Author’s address:CHINT Electronics (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 201614, China

1 前言

輸配電行業(yè)是一個很重要的行業(yè)，在國民經濟中有著不可估量的作用。其關鍵的產品零部件(如觸指、觸頭、導電環(huán)、導體、導電桿、接地銅排、氣缸、觸頭座、屏蔽罩、支持件等)都必須鍍銀，以獲得較低的接觸電阻，從根本上保證良好的導電性能。產品的材質主要是銅或鋁。其中銅件的材質主要有紫銅 T20、鉻青銅、鈹青銅和黃銅。由于產品用途的特殊性，要求導電、耐腐蝕、抗變色、耐磨，因此其電鍍工藝較復雜，對生產設備的要求較高。本文著重介紹一種適用于輸配電行業(yè)中的銅及銅合金件鍍銀工藝，其流程如下：

上掛─化學除油─水洗─活化─水洗─混酸洗─水洗─鍍銅─雙聯(lián)逆流水洗─預鍍銀─鍍銀─水洗2道─電解鈍化─水洗─熱水洗─下掛。

2 工藝說明

2. 1 化學除油

在銅件鍍銀工藝中，除油是一道很重要的工序。工件在機加工過程中，大多采用含礦物油與植物油的混合油作為冷卻液，因此必須把機加工產生的油污充分去除。對于有大量油污存在的工件，可以在上生產線之前進行手工處理，其方法一般是用抹布擦拭表面。一些形狀比較復雜、易積累油的部位，如內孔、深腔，應充分進行擦拭處理。本工藝采用化學除油法，以保證除油的徹底性。

化學除油液的主要成分是一些常用的堿性物質，如片堿、純堿，水玻璃。筆者所在單位采用外購的除油劑 TW-718，其生產廠家為杭州阿蘭地化工有限公司，使用溫度40 ～ 60 °C，質量分數(shù)為10% ～ 20%。采用化學浸泡的方式，直至工件上的油除盡為止。

工件在除油處理后必須進行充分水洗，觀察表面有無水珠流掛，是否達到了親水狀態(tài)。若有水珠，說明油未除盡，應重新進行除油處理，直到除盡為止。

2. 2 活化

活化也是一道不可或缺的工序。由于銅件表面在空氣中放置一段時間后，表層會生成氧化物，如氧化銅，前道除油無法將其去除。通過活化，一方面可以去除氧化層，另一方面可以得到比較疏松、連續(xù)的銅氧化膜。

活化液的主要成分可以是鹽酸或硫酸。本文采用質量分數(shù)為30% ～ 40%的鹽酸，在常溫下浸泡，時間視產品而定，一般為0.5 ～ 2.0 min。

2. 3 混酸洗

混酸洗是一道比較重要的工序。由于有些銅件要求局部鍍銀，在鍍銀前必須浸可剝漆，而混酸洗的好壞在一定程度上決定了鍍銀后可剝漆處理的難易程度。好的混酸洗處理能減少可剝漆處理的時間，縮短整個鍍銀工序的時間，提高生產效率，既可以保證較低的處理及維護成本，又可以達到很好的效果，藥液也比較穩(wěn)定，使用壽命長?；焖嵯催€能除盡前幾道工序后表層殘留的雜質，起到很好的光亮效果。值得注意的是：對于局部鍍銀件，一般在酸洗處理后進行鈍化，然后經熱水燙干后浸可剝漆2 ～ 3遍，干后根據(jù)圖紙要求對電鍍區(qū)剝漆，再按上述工藝流程進行余下操作。

混酸液主要是硫酸、硝酸、鹽酸和水的混合液，常溫浸泡5 ～ 10 s即可。

混酸洗操作時應注意安全，避免被酸液濺到。經混酸處理及水洗后，觀察工件表面的亮度及色澤，若局部狀態(tài)有差異，應重新進行混酸處理。堅持快速多次，上下水洗徹底的原則，以保證后續(xù)鍍銅或預鍍銀工序能獲得連續(xù)、均勻、光亮的底層。

2. 4 鍍銅

鍍銅是一個非常重要的工序，用于提高鍍層的結合強度。尤其是對于輸配電行業(yè)的鍍銀件而言，由于產品在戶外風吹日曬，有些甚至放置在海拔高的地方，因此對導電性、耐腐蝕性、耐磨性、防變色等性能都提出了更高的要求。而鍍銅層作為中間鍍層，可以起到導電的作用。對于紫銅件，酸洗后通?？刹唤涍^鍍銅工序，而直接進入預鍍銀工序；而對于特殊件如鉻銅、磷銅、黃銅、鈹銅，一般必須經過鍍銅工序，以保證后續(xù)鍍層的結合力。另外，由于銅鍍層無孔隙，因此還可以起到提高防腐蝕性能的作用，能適應戶外使用的惡劣條件。鍍銅藥液穩(wěn)定，開槽和維護的成本都較低。

鍍銅液的主要成分為：氰化鈉 60 g/L，氰化亞銅40 g/L，酒石酸鉀鈉30 g/L。陽極為電解銅板，尺寸為800 mm × 200 mm × 10 mm，施鍍溫度為50 ～ 60 °C，時間5 ～ 10 min?？刂棋円旱膒H很重要，一般在12.2 ～12.8之間為宜。pH太高不僅會使電流效率下降，而且有可能使工件腐蝕。當pH過高時，可用硫酸氫鈉調整。

由于是鍍銅采用氰化物溶液，因此操作時必須注意安全，做好相關的防護措施，佩戴手套、口罩、面具等。對于受氰化物污染的器具，應該用硫酸亞鐵還原處理后再水洗?，F(xiàn)場設通風裝置，污水處理采用適用于含氰廢水(包括后續(xù)預鍍銀、鍍銀工序產生的廢水)的技術。

2. 5 預鍍銀

由于銅、鐵的標準電極電位都比銀負，因此，當銅及其合金件進入鍍銀液時，由于電鍍時間短，行車下降慢，鍍件表面會形成置換層，這不僅嚴重影響鍍層和基體的結合力，而且置換過程所產生的銅離子還會污染鍍液。因此，鍍件進入鍍銀槽之前，除常規(guī)處理外，還必須進行特殊處理，如汞齊化、浸銀和預鍍銀。由于汞齊化的毒性太大，而浸銀可能含硫而使銀層變色，因此采用預鍍銀法。另外，為了防止發(fā)生置換反應，選擇帶電入槽。

預鍍銀溶液的主要成分為：硝酸銀3 g/L，氰化鉀150 g/L。施鍍溫度20 ～ 30 °C，時間10 ～ 60 s，陽極材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼板。若采用銀板陽極，則銀板在高濃度的氰化鉀溶液中充分溶解，銀液中銀離子會快速積累，容易超出工藝范圍。

2. 6 電鍍銀

鍍銀液分為氰化鍍銀液和無氰鍍銀液。20世紀70年代以來，廣大電鍍工作者在無氰鍍銀方面做了大量的工作，但至今仍沒有重大的突破，只有少數(shù)單位使用硫代硫酸鹽鍍銀液、亞氨基二磺酸銨鍍銀液、磺基水楊酸鍍銀液等。氰化物鍍銀液由于均鍍和深鍍能力好，鍍層結晶細致，外觀為銀白色，而且鍍液穩(wěn)定，抗雜質能力強，滿足了輸變電行業(yè)對鍍銀產品的導電性、耐蝕性和耐磨性的要求。

目前生產中基本上仍采用氰化鍍銀液，其主要成分為：硝酸銀60 g/L，氰化鉀200 g/L。

考慮到光亮劑本身含有機雜質，對鍍層性能有影響，因此高壓輸配電產品中不予采用。而對于一般有外觀要求的低壓輸配電鍍銀件，可以添加光亮劑。一般而言，施鍍溫度為20 ～ 25 °C，根據(jù)具體產品的厚度來確定施鍍時間。電流密度通常為0.8 ～ 2.0 A/dm2，0.8 A/dm2時的沉積速率約為0.5 μm/min。陽極材料采用銀的質量分數(shù)為99.999 9%的純銀板。若銀陽極板純度不高，銀極表面會形成黑膜并脫落，導致鍍層粗糙。在電鍍控制中，陽極面積值得注意，陰、陽極面積比失調會導致鍍層厚度不均，出現(xiàn)燒焦、漏鍍、不光亮、結合力差等現(xiàn)象。推薦的最佳面積比是A(陽極)∶A(陰極)＞ 2∶1。

值得注意的是，氰化鍍銀通常使用氰化鉀而不使用氰化鈉[1]。

采用安美特 056光亮劑，能使鍍層表面產生一層比較柔和的亮色，而且電阻率也較低，完全滿足電氣行業(yè)用產品鍍銀件的要求，維護時也比較方便，可根據(jù)產品外觀質量和實際生產時間進行添加。要注意的是，補加后溶液應充分循環(huán)過濾，保證光亮劑充分混勻，方可生產。

另外，在生產線上還設置了硬銀工序，通過選擇合適的脈沖電源后，能同時滿足高壓導電產品件耐磨性的要求。

2. 7 電解鈍化

電鍍銀后處理最重要的就是防變色處理。鍍銀件在運輸和儲存的過程中，遇到大氣中的二氧化碳、硫化氫、鹵化物等腐蝕性介質時，銀層表面很快生成氯化銀、硫化銀、硫酸銀等難溶性物質，使其光澤消失，并逐漸變成淡黃色，再變成藍紫色甚至黑褐色。鍍銀層變色與其本身的純度，周圍介質的性質、濃度，溫度、濕度等因素有關，但更重要的是電磁波的輻射。銀層變色不但影響其外觀，而且嚴重影響鍍層的焊接性能和導電性能。目前一般采用的防變色處理方法有化學鈍化、電解鈍化、涂覆有機保護膜、電鍍貴金屬等。本生產線采用電解鈍化法，鍍銀件作為陰極在電解后形成一層鈍化膜，其防變色性能比化學鈍化膜好得多，而焊接性能、接觸電阻和外觀色澤幾乎不受影響。工藝條件如下：

AMFIN AG S PLUS電解保護粉(上海敖美)20 ～60 g/L，溫度40 ～ 45 °C，時間0.5 ～ 5.0 min，陽極為不銹鋼板。

該工藝為無鉻鈍化工藝，不含六價鉻，無毒無害，所產生的廢水只需經過簡單處理就能排放。

2. 8 水洗

水洗是電鍍生產中不可缺少的一道工序，水洗質量直接決定了產品的質量。電鍍液必須用純水配制，以防止其他雜質離子(如Cl-、Ca2+、Mg2+等)污染鍍液，而最后一道熱水洗也必須采用純水，防止零件在燙干后表面產生水痕。

2. 9 變色后的處理

鍍銀產品經光整、打磨后，去除了表面的灰塵、銀屑等污物，再用PE膜包裝。

在裝配或運輸過程中，由于各種原因造成銀層變色的話，需要重新進行處理，一般采取以下2種方法。

(1) 打磨處理法：用百潔布打磨后，表面除油，然后水洗，再用酒精擦拭，最后涂覆防銀變色劑305。

(2) 化學處理法：表面除油，然后水洗，接著用含硫脲50 ～ 100 g/L的10% ～ 20%(質量分數(shù))硫酸溶液進行處理，然后水洗，再用酒精擦拭，最后涂覆防銀變色劑305。

2. 10 不合格品的褪鍍

褪銀一般采用 95%(體積分數(shù))的 H2SO4和 5% HNO3的混合溶液，切勿將水分帶入，以免引起基體過腐蝕。

3 鍍層性能的測試方法

3. 1 防變色性能

采用硫化鉀溶液浸泡法[2]，即在5%(質量分數(shù))的硫化鉀溶液中浸泡5 min，不變色即為達到要求，可存放較長時間。而對于有更高防變色要求的產品零部件，按照GB 5943–1986《輕工產品金屬鍍層和化學處理層的抗變色腐蝕試驗方法 硫化氫試驗法》進行試驗，硫化氫濃度0.5% ± 0.1%(體積分數(shù))，溫度(42 ± 1) °C，相對濕度95% ± 5%，試驗時間2 h。按GB 5944–1986《輕工產品金屬鍍層腐蝕試驗結果的評價》進行評級。

3. 2 結合力

產品在160 ～ 200 °C下經過烘箱烘烤后，鍍層應無起皮、起泡現(xiàn)象。嚴格的還要做熱冷浸漬試驗：將高溫烘烤后的產品直接浸漬到室溫(有時要求為0 °C)的液體中，看是否出現(xiàn)結合力問題。另外，也可用粘接力800 g以上的塑料膠帶壓緊后橫向90 °C拉扯，觀察鍍層是否有脫層現(xiàn)象。

3. 3 硬度

用維氏硬度計測試，載荷0.05 kg，硬度要求100 HV。

4 節(jié)能環(huán)保型生產

4. 1 節(jié)能措施

電鍍本身是一個重污染的行業(yè)，要消耗大量的水和電。本生產線采用了雙聯(lián)逆流漂洗，節(jié)約了水資源。另外更為重要的是，在污水處理方面采用了廢水回用的方式，回用水經過管路重新回到各條生產線，極大地節(jié)約了水資源，而且經處理的回用水的電導率控制在10 μS/cm以下，而且還能自己生產去離子水，滿足了各條生產線對于純水的需求，節(jié)省了成本之余又保證了質量。生產線采用了自動給水系統(tǒng)和攪拌裝置，不僅有效地節(jié)約了水資源，而且節(jié)約了電，避免了空氣攪拌的全天開啟。

4. 2 環(huán)保措施

由于本生產線有含氰廢水，含錫、鎳、鉻廢水，酸、堿綜合廢水，以及銅酸洗廢水，經過污水處理設備的多級處理，能達到相關的排放標準，達到國家的環(huán)保要求。生產線上產生廢氣的環(huán)節(jié)，如除油、活化、酸洗、鍍銅、預鍍銀、鍍銀、電解鈍化，都有專門的通風設施及處理塔，能達到廢氣排放的標準。另外，通風設施為內置式結構，大大地節(jié)約了空間，減少了不必要的管路。

5 產品質量分析

以上工藝在試生產后，2009年6月、7月、8月連續(xù)3個月的產品合格率數(shù)據(jù)見表1。

表1 連續(xù)3個月的產品合格率Table 1 Passing rate of products in three consecutive months

從表 1可以看出，造成不合格品的主要原因是鍍銀層表面有少量的顆粒，以及鍍銀層漏鍍現(xiàn)象。由于其中大部分不合格件為鍍銀層有少量顆粒，經過簡單的處理后仍然可以達到相關質量要求，因此實際的最終合格率還是很高，一般在95%以上。

針對以上漏鍍和鍍層有少量顆粒這兩大原因，采取了如下現(xiàn)場工藝措施：

(1) 增加清洗濾芯的頻次，定期清理鍍槽底部的污物，增加陽極袋定期清洗的次數(shù)，鍍銀掛具做一批褪一批，保證鍍液能夠充分過濾微小的雜質，防止顆粒的產生。

(2) 改善可剝漆的性能，規(guī)范剝漆，避免漆粒附在表面而導致漏鍍。

通過上述改進，一次送檢合格率有了明顯的提高。最近的檢測數(shù)據(jù)表明，一般高壓輸配電產品鍍銀件的一次送檢合格率都在 95%以上。當然，這些不同批次產品經過抽樣，熱震試驗(190 °C烘烤30 min)后均無起皮或起泡，結合力良好。

[1] 曾華梁, 吳仲達, 陳鈞武, 等. 電鍍工藝手冊[M]. 2版. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1997: 263.

[2] 程永紅. 銅合金直接鍍銀工藝[J]. 電鍍與環(huán)保, 2006, 26 (4): 41-43.

Silver plating process for copper parts used in power transmission and distribution industry //

MAO Hong-yu

A process for silver plating on copper parts used in power transmission and distribution industry was introduced. Its process flow is mainly composed of chemical degreasing, hydrochloric acid activating, mixed acid pickling, cyanide copper plating, cyanide silver plating, and electrolytic passivating. The operation conditions and problems needing attention were described. The treatment of tarnished coatings, the removal of rejected coatings, and the methods for testing of tarnish resistance, adhesion strength, and microhardness were given. The requirements of environmental protection were pointed out. Some countermeasures for preventing skip plating and a small amount of particles existing on coatings during practical production were presented.

copper; silver plating; post-treatment; countercurrent rinsing; anti-tarnishing; baking; coating removal

TQ153.16

A

1004 – 227X (2011) 06 – 0008 – 04

2010–11–18

2010–12–26

茅紅裕（1980–），男，江蘇海門人，大專，助理工程師，主要從事電鍍與涂裝的研究。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) maohy_2009@yeah.net。

[ 編輯：溫靖邦 ]