成映星*，付明，熊俊良，王錫義

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471009）

金由于具有惰性，與各種酸、堿幾乎都不發(fā)生作用，耐腐蝕性強(qiáng)，其接觸電阻較低，導(dǎo)電性優(yōu)，易焊接，耐磨性好，在高科技領(lǐng)域作為電子可靠性保證有重要的應(yīng)用價(jià)值。航空和航天領(lǐng)域中許多安全要求高的電子產(chǎn)品(如印制板、連接器和接插件等)都鍍金。

鍍金零件以銅基體居多。為提高金的功能性，防止銅–金相互擴(kuò)散和日后銅穿透出來(lái)泛在金鍍層外表面并在該處造成變色和形成高電阻的膜[1]，銅件鍍金往往要求有一層介于其間的鎳阻擋層。問(wèn)題常出自鍍金前的清理和鍍金液的控制。本文對(duì)一起鍍金層脫落事故進(jìn)行了跟蹤，排查各工步和分析原因，及時(shí)、有效地解決了該問(wèn)題。

1 故障描述

筆者所在研究院一直采用酸性耐磨鍍金工藝，所得鍍層表面均勻、光亮、平滑，孔隙率低，硬度高(120～190 HV)，耐磨，可焊性好，印制板插頭鍍金的插拔次數(shù)可達(dá)1 000次之多。銅及銅合金鍍金的簡(jiǎn)要工藝流程為：上掛─除油─水洗─活化─水洗─鍍鎳─水洗─鍍金。2013年3月，按流程對(duì)一種黃銅零件鍍金時(shí)，發(fā)生了金鍍層起皮、脫落的事故。用放大鏡觀察，發(fā)現(xiàn)只有金層脫落，而鎳層還完整地附著在基體表面。

2 原因分析

根據(jù)金層脫落現(xiàn)象，主要是由于鎳層與金層的結(jié)合力不好。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)各工步、工藝參數(shù)的維護(hù)和經(jīng)驗(yàn)，可能的原因主要有4個(gè)：

(1) 鍍鎳槽液帶有油污或有機(jī)物等雜質(zhì)，或零件鍍鎳后用手觸摸，導(dǎo)致鎳層表面被污染。

(2) 鎳層在空氣中停留的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，被鈍化。

(3) 工藝參數(shù)不合適。槽液溫度過(guò)高，電流密度太大和主鹽濃度過(guò)高等因素均會(huì)使反應(yīng)速率過(guò)快，生成的鍍層疏松、粗糙，易脫落。但在操作過(guò)程中，所述因素都符合要求，因此被排除。

(4) 鍍鎳后清洗不干凈，零件入槽時(shí)帶有微量的Ni2+。如果鍍金液pH升高，Ni2+水解生成氫氧化鎳等堿式鹽附在鍍件表面，也會(huì)使鍍層結(jié)合力不牢[2]。

3 試驗(yàn)

針對(duì)上述原因，進(jìn)行了下述工藝試驗(yàn)。

3.1 更換鍍鎳槽液

清洗干凈鍍槽后，根據(jù)工藝規(guī)范配制新的槽液。按原工藝流程加工完后參照HB 5052–1977《金鍍層質(zhì)量檢驗(yàn)》中的加熱法測(cè)試結(jié)合力，結(jié)果鍍層仍起皮。故排除鍍鎳槽液是引起鍍層起皮、脫落的原因。

3.2 增加活化工步

在原工藝流程上增加 1道活化工步，即工藝流程為“上掛─除油─水洗─活化─水洗─鍍鎳─水洗─活化─水洗─鍍金”。零件鍍鎳完水洗后立即活化。加工完畢測(cè)試結(jié)合力，鍍層仍起皮。

3.3 調(diào)整鍍金液pH和增加水洗

用檸檬酸鹽和檸檬酸將鍍金槽液pH調(diào)整至4.2～4.5，同時(shí)，零件入鍍金槽前增加1道水洗工步，即按照工藝流程“上掛─除油─水洗─活化─水洗─鍍鎳─水洗─活化─水洗─水洗─鍍金”進(jìn)行加工。結(jié)束后測(cè)試結(jié)合力，鍍層完好，無(wú)起皮或脫落現(xiàn)象。

通過(guò)試驗(yàn)可知導(dǎo)致這次質(zhì)量事故主要有2個(gè)原因：

(1) 鎳層被鈍化；

(2) 鍍鎳后將Ni2+帶入了pH偏高的鍍金液。

因此，改進(jìn)了工藝參數(shù)和流程，調(diào)整鍍金液的pH至4.2～4.5，流程如上所示。加工后測(cè)試結(jié)合力，鍍層無(wú)起皮、脫落現(xiàn)象，結(jié)合力好。

4 結(jié)語(yǔ)

這一起金鍍層起皮質(zhì)量事故的原因主要是鎳層在空氣中停留的時(shí)間太長(zhǎng)而被鈍化，以及零件鍍鎳后清洗不干凈，帶入鍍金液中的 Ni2+水解后的產(chǎn)物附著在鎳層上，造成鎳層和金層結(jié)合力差。相應(yīng)的對(duì)策如下：

(1) 調(diào)整鍍金液的pH為4.2～4.5，并嚴(yán)格控制。

(2) 在鍍鎳后增加1道活化和清洗工序。

(3) 增加檢測(cè)方法。每批零件都按HB 5052–1977的加熱法測(cè)試結(jié)合力。

通過(guò)改進(jìn)，金鍍層的結(jié)合力得到了極大的提高，產(chǎn)品合格率達(dá)到了 100%，至今再未出現(xiàn)這類(lèi)質(zhì)量事故。

[1]劉仁志.鍍金與無(wú)氰鍍金應(yīng)用述評(píng)[J].電鍍與精飾, 2013, 35 (5):23-26.

[2]奚兵.裝飾性鍍層起皮原因[J].電鍍與環(huán)保, 2011, 31 (4): 42-43.