路亞娟*，沈曉，張紅軍，楊曉涵

（河南平高電氣股份有限公司，平高集團有限公司表面處理及金屬防腐實驗室，河南 平頂山 467001）

新型光亮劑對電鍍銀層性能的影響

路亞娟*，沈曉，張紅軍，楊曉涵

（河南平高電氣股份有限公司，平高集團有限公司表面處理及金屬防腐實驗室，河南 平頂山 467001）

通過赫爾槽試驗、小槽試驗、掃描電鏡測試、顯微硬度測試及摩擦磨損試驗，研究了由2 ～ 5 g/L稀土氧化物、1 ～ 2 g/L貴金屬氧化物、10 ～ 30 g/L氫氧化鉀、2 ～ 10 mL/L氨水和0.1 ～ 2.0 g/L表面活性劑組成的新型光亮劑對電鍍銀的影響。結(jié)果表明，新型光亮劑能與日本光亮劑相媲美，所得鍍銀層能夠滿足高壓電器應(yīng)用的需求。

高壓電器；電鍍銀；光亮劑；顯微硬度；摩擦磨損性能

1 實驗

1. 1 基體材料預(yù)處理

采用純度≥99.99%的銀板作陽極，100 mm × 70 mm × 1 mm的T2Y銅片為陰極。銅片的前處理工序為：除油→水洗→酸洗→水洗→鹽酸活化→水洗。

1. 2 電鍍銀配方和工藝

鍍液配方為：氰化銀40 ～ 60 g/L，游離氰化鉀100 ～ 150 g/L，光亮劑10 ～ 20 mL/L。光亮劑由2 ～ 5 g/L稀土氧化物、1 ～ 2 g/L貴金屬氧化物、10 ～ 30 g/L氫氧化鉀、2 ～ 10 mL/L氨水和0.1 ～ 2.0 g/L表面活性劑組成。

1. 2. 1 赫爾槽試驗

采用267 mL赫爾槽，鍍液體積250 mL，電流1 A，溫度30 °C，磁力攪拌速率180 r/min，時間5 min。

1. 2. 2 小槽試驗

采用100 mm × 70 mm × 80 mm的PP材質(zhì)小槽，加入400 mL鍍銀液，銅片帶電入槽，浸入面積0.42 dm2，電流密度1 A/dm2，時間60 min。

1. 3 鍍層性能測試

1. 3. 1 顯微硬度

采用北京時代之峰科技有限公司TMWS-1型數(shù)顯顯微硬度計，加載力0.98 N，加載時間15 s，每種試樣測6個平行試片，每個試片隨機測3個點。

1. 3. 2 耐磨性

采用蘭州中科凱華科技開發(fā)有限公司的HSR-2M摩擦試驗機，摩擦副為直徑6 mm的鋼珠，在70 g壓力下摩擦20 min，運行速率500 r/min，往復(fù)摩擦距離6 mm。

1. 3. 3 微觀組織及成分分析

采用ESEM XL-30場發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡觀察鍍層表面的組織形貌，并采用附帶的能譜儀分析銀層的成分。

2 結(jié)果與討論

2. 1 光亮劑對銀層色澤和沉積速率的影響

通過赫爾槽電流密度標(biāo)尺，在赫爾槽試片光亮區(qū)對應(yīng)的電流密度下畫線做標(biāo)記，并采用牛津CMI900測厚儀在線上取3處進行厚度測量以計算沉積速率，結(jié)果見圖1和圖2。

圖1 采用不同光亮劑時所得赫爾槽試片的外觀Figure1 Appearance of Hull cell test coupons obtained from baths with different brighteners

圖2 采用不同光亮劑時的沉積速率Figure2 Electrodeposition rate in baths with different brighteners

從圖1可以看出，分別采用新型光亮劑和日本光亮劑時，赫爾槽試片的光亮電流密度范圍分別為0.2 ～ 2.5 A/ dm2和0.3 ～ 3.0 A/ dm2。從圖2可以看出，在相同電流密度下，采用新型光亮劑時的沉積速率均大于采用日本光亮劑時，在小電流密度區(qū)更明顯。由此可知，采用新型光亮劑時電鍍效率更高，更有助于解決內(nèi)孔類零件鍍銀沉積速率慢的問題。

2. 2 光亮劑對鍍層顯微硬度的影響

硬度是鍍層的重要性能之一，它影響鍍層在使用過程中的耐磨性、強度和使用壽命，因此測量鍍層顯微硬度具有重要意義。光亮劑對鍍層顯微硬度的影響如圖3所示。

圖3 采用不同光亮劑時所得鍍銀層的顯微硬度Figure3 Microhardness of silver coatings obtained from baths with different brighteners

由圖3可以看出，采用新型光亮劑時所得鍍層的顯微硬度略高于采用日本光亮劑時，能夠滿足高壓電器產(chǎn)品關(guān)于動接觸零件鍍層顯微硬度必須高于120 HV的要求。

2. 3 光亮劑對鍍層耐磨性的影響

耐磨性是鍍層質(zhì)量的重要指標(biāo)。采用不同光亮劑時所得銀鍍層的摩擦因數(shù)見圖4。由圖4可以看出，采用新型光亮劑時，所得銀鍍層的起始摩擦因數(shù)較小，隨時間延長趨于穩(wěn)定。采用日本光亮劑所得鍍層的摩擦因數(shù)變化趨勢與采用新型光亮劑時基本一致。

圖4 采用不同光亮劑時所得銀鍍層的摩擦因數(shù)Figure4 Friction coefficients of silver coatings obtained from baths with different brighteners

2. 4 光亮劑對銀鍍層成分的影響

鍍層表面銀的純度對電子電器產(chǎn)品質(zhì)量而言至關(guān)重要，些許雜質(zhì)的存在就會大幅增大產(chǎn)品的接觸電阻，從而使導(dǎo)電性下降。圖5所示為采用不同光亮劑時所得銀鍍層的EDS譜圖。從圖5可知，所得鍍層中銀含量均為100%，滿足高壓電器對鍍銀層純度的需求。

圖5 采用不同光亮劑時所得銀鍍層的EDS譜Figure5 EDS spectra for silver coatings obtained from baths with different brighteners

2. 5 光亮劑對銀鍍層微觀形貌的影響

鍍層表面是否平整對高壓電器行業(yè)鍍銀工件具有重要影響，銀鍍層表面不平整會導(dǎo)致產(chǎn)生電弧，進而影響產(chǎn)品性能。圖6為采用不同光亮劑時所得銀鍍層的組織形貌。由圖6可知，采用不同光亮劑時所得銀鍍層的形貌相近，表面均光潔，無球形凸出物，晶粒尺寸基本相同。

圖6 采用不同光亮劑時所得銀鍍層的微觀形貌Figure6 Microscopic morphologies of silver coatings obtained from baths with different brighteners

圖7為采用新型光亮劑與日本光亮劑所得產(chǎn)品照片，可見其外觀相近。

圖7 采用不同光亮劑時鍍銀產(chǎn)品照片F(xiàn)igure7 Photos of silver-plated products from baths with different brighteners

3 生產(chǎn)應(yīng)用情況

目前新型光亮劑已用于生產(chǎn)中。相比較而言，新型鍍銀光亮劑不僅滿足高壓電器產(chǎn)品的鍍銀質(zhì)量要求，而且縮短了采購周期，為公司節(jié)約了生產(chǎn)成本。日本進口鍍銀光亮劑、新型鍍銀光亮劑的單價分別為1 005元/L和650元/L，按年使用量1 715 L計，每年可為公司節(jié)約60.88萬元。

[1] 張大昌. 氰化鍍硬銀工藝的生產(chǎn)實踐[J]. 電鍍與環(huán)保, 1987, 7 (1): 17-19, 5-6.

[2] 胡進, 吳慧敏, 李衛(wèi)東, 等. 氰化鍍銀光亮劑的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 材料保護, 2002, 35 (1): 31-34.

[3] 吳水清. 鍍銀有機添加劑的研究進展[J]. 電鍍與環(huán)保, 1998, 18 (6): 7-10.

[ 編輯：周新莉 ]

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Effect of a novel brightener on performance of electroplated silver coating

LU Ya-juan*, SHEN Xiao,ZHANG Hong-jun, YANG Xiao-han

The effect of a novel brightener composed of 2-5 g/L rare earth oxide, 1-2 g/L noble metal oxides, 10-30 g/L potassium hydroxide, 2- 10 mL/L ammonia and 0.1-2.0 g/L surfactant on silver electroplating was studied through Hull cell test, small cell test, scanning electron microscopy, microhardness measurement as well as friction and wear test. The results showed that the novel brightener is comparable with the commercial Japanese brightener and the performance of the silver coating obtained by using the novel brightener can meet the requirements of high-voltage electrical apparatus.

high-voltage electrical apparatus; silver electroplating, brightener; microhardness; friction and wear property

TQ153.16

A

1004 – 227X (2017) 08 – 0399 – 04

10.19289/j.1004-227x.2017.08.003

2016–12–16

2017–03–02

路亞娟（1982–），女，河南魯山人，學(xué)士，工程師，現(xiàn)主要從事電鍍生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) luyajuan0512@163.com。

First-author’s address:Surface Modification and Metal Anti-corrosion Laboratory of Henan Pinggao Electric Co., Ltd., Pingdingshan 467001, China

鍍銀在電子工業(yè)和裝飾性行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。隨著人們生活水平的日益提高和高新信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，鍍銀尤其是光亮鍍銀的需求與日俱增。電鍍銀工藝有氰化鍍銀和無氰鍍銀兩類。氰化鍍銀具有覆蓋能力和分散能力好，鍍液穩(wěn)定，電流效率高等優(yōu)點，并且所得鍍銀層遠(yuǎn)優(yōu)于無氰鍍銀產(chǎn)品，在高壓電器和航空航天領(lǐng)域占主導(dǎo)地位[1-3]。光亮劑的選擇對減少銀用量，提高鍍液性能和鍍層光亮度具有重要意義。

筆者公司從2001年開始引進日本東芝的鍍銀工藝，該工藝所用光亮劑從日本進口，效果良好，工藝過程穩(wěn)定，但存在價格昂貴，采購路程遠(yuǎn)、周期長，?；返娜腙P(guān)受限等問題。為此自行研制了一種含稀土和貴金屬氧化物的新型光亮劑。本文研究了該光亮劑對鍍層顯微硬度、表面形貌和元素分布的影響。