李廣艷*，胡東偉，葛歆

（中國電子科技集團(tuán)第二十七研究所，河南 鄭州 450047）

鋁合金具有密度小、機(jī)械性能好、可加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、電子行業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。鋁合金電鍍可進(jìn)一步提高其耐磨性、導(dǎo)電性等性能，并改善外觀和其他表面性能。但鋁較活潑，極易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成一層氧化膜，嚴(yán)重影響電鍍的進(jìn)行；另外鋁的電位較低，極易與其他金屬離子發(fā)生置換反應(yīng)生成疏松的膜層，影響后續(xù)鍍層質(zhì)量[1]。因此鋁合金電鍍必須運(yùn)用特殊的處理工藝，加強(qiáng)工序間的過程控制。鋁合金表面鍍銀可提高其導(dǎo)電性，本文主要介紹了鋁合金鍍銀工藝流程和操作要點(diǎn)。

1 基材

基材選用100 mm×50 mm×2 mm 的5052 鋁試件，屬Al–Mg–Si 系合金，其主要成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：Si 0.4%～0.8%，Cu 0.15%～0.40%，Mg 0.8%～1.2%，Al 余量。

2 工藝流程

準(zhǔn)備─化學(xué)除油─水洗─弱蝕─水洗─出光─60～70°C 熱水洗─水洗─去離子水洗─一次浸鋅─水洗─去鋅─水洗─去離子水洗─二次浸鋅─水洗─去離子水洗─預(yù)鍍銅─60～70°C 熱水洗─水洗─去離子水洗─電鍍鎳─水洗─去離子水洗─預(yù)鍍銀─鍍銀─水洗─去離子水洗─吹干。

3 主要工序及操作要點(diǎn)

3.1 準(zhǔn)備

上掛具，掛具材料選用鋁合金材料，要求其導(dǎo)電性良好，試件與掛具要接觸緊密。

3.2 化學(xué)除油

采用常用化學(xué)除油配方，操作簡單，可有效除去工件表面的油污。具體為：

化學(xué)除油時要嚴(yán)格控制溶液溫度和除油時間。溫度過高或時間過長都會引起過腐蝕；溫度過低、時間不夠則易造成除油不徹底，從而影響鍍層的質(zhì)量。另外應(yīng)盡量減少工序間的間隔時間，以免鋁件表面氧化。

3.3 弱蝕

弱蝕的目的是去除表面氧化膜和進(jìn)一步除油。采用一種專門的DW-40 堿蝕劑，其質(zhì)量濃度為50 g/L，溫度45°C，時間3 min。

3.4 出光

堿蝕之后，鋁合金表面會生成一層黑膜，為將其清除，使工件表面清潔、光亮，需要進(jìn)行去黑膜處理，即出光。去黑膜溶液組成和操作條件為：

3.5 浸鋅

鋁合金浸鋅實(shí)際上是鋁置換鋅，從而在鋁合金表面得到鋅層。浸鋅可防止鋁在短時間內(nèi)氧化，一次浸鋅得到的鋅層較粗糙，并且不均勻；二次浸鋅則可得到細(xì)致、均勻的鋅層。工件浸鋅之前必須先用水清洗干凈，再用去離子水清洗，以免工件帶入雜質(zhì)，使浸鋅液被污染，鍍層質(zhì)量受影響。

采用ODM ZINC EX-40 浸鋅劑，其體積分?jǐn)?shù)為400 mL/L，溫度25°C，一次浸鋅時間為90 s，二次浸鋅時間為30 s，浸鋅過程中應(yīng)晃動工件。

3.6 去鋅

一次浸鋅之后要先去鋅，再二次浸鋅。去鋅液組成和操作條件為：

3.7 預(yù)鍍銅

預(yù)鍍銅可增強(qiáng)鍍層間的結(jié)合力。按照 HB/Z 5070–1992《電鍍鎳工藝》的規(guī)范，采用焦磷酸鹽體系預(yù)鍍銅，此體系不含氰，鍍液穩(wěn)定，操作簡單，陽極為電解銅材料，具體如下：

預(yù)鍍銅時嚴(yán)禁帶入有機(jī)雜質(zhì)和金屬雜質(zhì)，以免污染鍍液，影響鍍層質(zhì)量。因此，預(yù)鍍銅之前工件必須先后進(jìn)行水洗、去離子水洗，保證表面沒有雜質(zhì)。所得銅層的厚度為3～4 μm，其表面狀態(tài)如圖1 所示。

圖1 預(yù)鍍銅后工件的外觀Figure 1 Appearance of workpiece after copper pre-plating

鍍銅后，必須將工件清洗干凈，以免將工件表面殘留的鍍銅液帶入后續(xù)鍍鎳槽，影響鎳層質(zhì)量。

3.8 電鍍鎳

電鍍鎳的陽極為純鎳板，陰、陽極面積之比是1.0∶(1.0～1.2)，按照HB/Z 5070–1992 的規(guī)范，具體配方和工藝如下：

pH和溫度對鍍層的質(zhì)量有很大的影響，電鍍鎳過程中應(yīng)嚴(yán)格控制鍍液pH和溫度，若二者超出工藝范圍，可能會導(dǎo)致不上鍍或電鍍速率過慢等。鎳層厚度應(yīng)控制在3～4 μm，過厚會影響結(jié)合力。

3.9 預(yù)浸銀[2]

用HNO3調(diào)節(jié)pH 至規(guī)定范圍。預(yù)浸銀的時間不能過長，否則鍍層過厚，影響鍍層的結(jié)合力。

3.10 鍍銀

鍍銀陽極為純銀，陰、陽極面積之比為2.5∶1.0，選用雙脈沖電鍍電源。由于所需鍍銀層產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件較復(fù)雜，對鍍銀層性能要求高，要求鍍層厚度在60 μm以上。選用硫代硫酸鹽無氰鍍銀體系，其分散能力和覆蓋能力好，可得到晶粒細(xì)致的銀層。具體配方和工藝為：

陰極移動的速率為12 次/min，電鍍時間依據(jù)厚度而定。施鍍過程中電流應(yīng)先逐漸升高，在初始的1 min內(nèi)達(dá)到最高，隨后逐漸降低。

4 鍍層性能

4.1 外觀

鍍銀層為銀白色，結(jié)晶均勻、細(xì)致，表面無麻點(diǎn)、黑點(diǎn)。

4.2 結(jié)合力

采用熱震法測定鍍層結(jié)合力。將鍍銀工件在200°C保持1 h，取出后立即放入18°C 冷水中，鍍層無脫皮、起泡現(xiàn)象，結(jié)合力合格。

5 結(jié)語

鋁合金鍍銀工藝較復(fù)雜，工序較多，每一道工序都會影響鍍層質(zhì)量，在操作過程中，要嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行，對鋁合金進(jìn)行浸鋅、電鍍銅、電鍍鎳等一系列前處理，才能在鋁合金表面獲得合格的銀鍍層。此工藝技術(shù)已經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，鍍液穩(wěn)定，鍍層性能達(dá)到使用要求。

[1]李華軍,白光娥.鋁合金無氰鍍銀工藝[J].電鍍與環(huán)保,2012,32 (6):48-49.

[2]上海輕工業(yè)?？茖W(xué)校.電鍍原理與工藝[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1978.