K金成色铜锌合金仿金电镀工艺研究

K金成色铜/锌合金仿金电镀工艺研究青岛鑫聚源化工电镀技术有限公司王琳鹏赵学岗摘要：使用铜锌合金镀层进行仿金电镀，长期以来未有效的解决镀层的色泽问题。

已有的工艺使用了多种办法，存在着过渡色、成份复杂、操作复杂的等问题。

本研究通过有机添加剂的使用，以简单的工艺成份，方便的操作，实现了具有K金成色的黄铜仿金镀层。

本文介绍了K金仿金电镀工艺特点、影响因素、研究过程、方法及测试数据。

关键词：镀金；仿金电镀；K金；有机添加剂；铜锌合金；黄铜；氰化物黄金色以其高贵、华丽的色泽长期以来为人们所青睐。

在纯装饰情况下，为了降低成本，通常使用铜—锌合金、铜—锡合金或铜—锌—锡三元合金来模仿金镀层，即电镀界所熟知的仿金电镀。

仿金电镀中目前广泛存在的主要问题是成色不纯，非但达不到24K纯金色，即便18K金色也很难达到。

实现目前较为受欢迎的玫瑰金色的等更为困难。

另外，还存在着镀液难以控制；色泽批次不统一等难以解决的问题。

数年来，我们对这个问题不断进行了试验研究。

在不断积累经验的基础上初步达到了较为满意的效果。

一、研究思路及工艺特点仿金电镀究其工艺类型来说，分为有氰及无氰两种。

后者主要以焦磷酸盐工艺类型为主。

由于色泽很难接近金色，在仿金镀领域应用几乎为零。

氰化物镀种虽然剧毒，但仿金电镀色泽较好，目前已经达到接近K 金的色泽。

因此，我们选择了氰化工艺为基础进行研究。

实现K金仿金电镀，就其成份而言，有铜—锌二元、铜—锡—锌三元两种类型。

另外，为了调剂色泽，有些工艺加入镍、钴、铟等成份。

合金成份越多，则控制因素也越杂，在色泽一致性方面就更难以实现。

尽可能多的减少合金成份，是简化工艺管理、提高色泽一致性的重要因素。

因此我们采用了铜—锌二元合金工艺。

溶液中无任何其它重金属离子。

仿金电镀的温度、电流密度对色泽的影响较大。

特别是电流密度，在某一范围可出现各种纯正的K金色泽。

但遗憾的是，这只是过渡色，且电镀时间很短，最多超不过数秒。

否则色泽变化很大。

在这种情况下，欲达到大批量规模化生产的一致性，困难可想而知。

为了简化操作，业内人士研究出了变电流密度仿金电镀方法。

即在电镀过程中电流密度在对应不同色泽范围内连续变化，也可达到K金色的效果。

但这种方法需频繁调节电流，操作控制中经验性成份较大。

虽然已经配套生产出了专用整流器，其它因素，诸如温度；铜、锌等离子浓度；游离氰浓度；PH等也有较大影响。

为此，我们的思路及目的是扩大K金色泽的电流密度范围，并尽可能延长电镀时间。

在目前仿金电镀中，色泽的改变主要是通过PH值的调节来控制。

一般情况下，PH值在10～11左右。

PH 高则色泽偏黄，反之偏红。

而仿金电镀生产中，PH变化还是较快的。

因此，能在较为宽广的PH范围内获得色泽均匀的仿金镀层，也是我们研究的一个重要目的。

在合金电镀中，络合剂作为多金属电位调节剂使用是一个常用的措施。

但络合剂分析化验难度较大，增加了废水处理的负担，而且加入后也增加了一项工艺控制指标，提高了工艺维护的复杂性。

因此，我们在研究中，除氰化钠外，未加入辅助络合剂。

电位的调节是通过筛选引进的韩国氰化仿金中间体及我们筛选的其它有机、无机添加剂的作用来实现的。

添加氨水调节镀层色泽已大家所熟知的一种方法。

但由于氨水的挥发性，已造成系统的不稳定。

因此，系统中也未加入氨水。

综上所述，我们的总体思路是：采用氰化物类型，使用有机、无机复合体系调色，力求在较宽的PH、主盐、游离氰、电流密度、温度、电镀时间等工艺范围内，得到均一、色泽鲜艳逼真的K金仿金镀层。

为了方便使用，我们将除氰化钠之外的所有成分组合到一固体盐中，称之为代金盐，代号为：XJY-3501。

本文所指的K金仿金镀层是18K或以上的色泽，可通过改变工艺成分而调节。

二、测试方法及条件1、试验方法及仪器设备主要使用赫尔槽实验器。

并配以恒温水浴箱控制温度。

试片均以镍层打底。

色泽的比较是使用目测法，与各色K金首饰或镀金首饰对比实现的；光亮性采用目测法；电镀时间是以试片出现基本稳定仿金色泽为标准计时的。

氰化物仿金溶液基础成分含量及工艺条件如下：名称工艺条件（克/升）XJY-3501代金盐100氰化钠（电镀级）20PH值11温度（℃）40电流密度(安/分米2) 2.0阳极不锈钢时间2分钟测定某项成份或工艺条件时，如不加说明，其它则均以上述基础数值为准。

三、测试结果及现象分析1、主盐浓度的影响铜、锌离子浓度及比值对镀层色泽存在影响。

赫尔槽试片试验结果如下表：XJY-350160 80 100 120 140镀层色泽青黄，色浅金黄K金色金黄偏红金黄偏红光亮范围全片全片光亮全片光亮高区发红，中低区发黄高区发红，中低区黄镀层上镀时间2分钟20秒13秒5秒5秒注：镀层色泽与各色黄金制品比较，以K金值表示；光亮范围采取厘米表示法，即表中数据为光亮范围的厘米值。

以上规定在下文中均相同。

从测试结果来看，镀液主盐含量以100克/升为宜，但比值范围较宽，对镀层色泽影响不大，但对上镀速度影响较大。

大体规律是，主盐含量过低及过高沉积速度均变慢；中等浓度上镀速度最快。

浓度高，光亮范围扩大；反之光亮范围减少。

2、游离氰化钠的影响游离氰化钠含量对镀层的影响如下表所示：氰化钠g/l5 10 15 20 30镀层色泽红粉红低区金黄，高中区红金黄青黄光亮范围镀层粗糙低区0.5cm1cm 5cm 10cm沉积速度5秒5秒7秒13秒40秒注：沉积速度指镍镀层被仿金镀层覆盖成金黄的最小时间。

游离氰化钠含量高，镀层的色泽偏浅，但比其它工艺影响要小；光亮范围随氰化钠含量提高而增大，但沉积速度则明显下降。

3、锌/铜含量比例的影响配制氰化锌/氰化钠=20:10克/升溶液，取不同体积分别加入镀液，观察锌/铜含量比例对镀层影响。

结果如下：氰化锌含量（克/升）0.5 1.0 2.0 5.0镀层色泽金黄金黄金黄稍微偏青黄光亮范围全片全片全片8cm氰化锌含量提高，镀层色泽向青黄变化。

但超过 15克/升后，镀层发白，且光亮范围明显减少。

4、PH影响对于传统的仿金电镀而言，PH影响是很大的。

本工艺的影响结果如下：PH 9 10 11 12 13 14镀层色泽青黄青黄金黄金黄金黄红黄光亮范围全片全片全片全片8cm 8cm从结果的义看出，PH允许范围较传统工艺宽，在10～13的范围均可获得色泽良好的镀层，因此，操作控制极为方便。

另外，PH过低或过高时，溶液易分解产生沉淀。

5、温度温度对仿金电镀的影响如下：温度（℃）25 35 45 55镀层色泽青黄不鲜艳金黄色金色，稍偏红红黄光亮范围8 9 10 8温度过低、过高均影响镀层光亮范围及色泽。

正常使用时温度最好在40～45℃。

温度对镀层组成的影响与常规仿金电镀规律相似，温度越高，含铜量越高。

6、电镀时间的影响电镀时间10秒30秒1分钟2分钟5分钟10分钟镀层色泽色浅色浅青黄金黄金黄金黄红黄光亮范围全片全片全片9.58 3从结果来看，电镀时间2分钟以上，镀层仍保持光亮。

而常规电镀则在一分钟以内。

因此，完全能满足仿金电镀的厚度要求。

电镀时间过长对镀层色泽及光亮度有影响，一般以2分钟以内的时间为宜。

其它方面的影响与高、中氰化物电镀仿金类似，不再赘述。

四、仿金电镀的工艺流程工艺流程如下：除油、除锈前处理→预镀→…→光亮镍→仿金→钝化→干燥→罩光→固膜→检验入库。

由于镀层较薄不能镀厚，因此，需在光亮镀铜之上电镀一层亮镍镀层，否则放置时间过长，由于光亮铜—仿金之间因金属扩散而出现仿金层发红。

试验及生产中，钝化工艺使用了XJY-2331环保性绿色无铬钝化工艺。

该工艺常温操作，钝化时间短，约1分钟左右即可，钝化效果明显的优于重铬酸盐钝化。

钝化成分基本不消耗，可长期使用。

封闭工序使用了XJY-9901常温干燥水性封闭剂。

封闭剂采取了钠米技术，防水性能优良。

工艺流程中可省略干燥工序。

五、工艺条件及溶液配制工艺条件如下：镀液组成及工艺典型值适用范围条件XJY-3601代金盐100 克/升80～1200 克/升氰化钠20 克/升15～25 克/升温度40℃30-50℃PH 12 10-13.50.5-4安培/平方分米阴极电流密度 1.0安培/平方分米阳极材料不锈钢溶液配制时，先将XJY-3601代金盐用自来水调成糊状，加入氰化钠，用约1/6配槽量的温水（55℃）搅拌20-30分钟，用同样温度自来水补充水位，经适当电解后即可试镀。

镀液浑浊属于正常情况。

六、工艺成分的影响1、代金盐：含量过少沉积速度慢；含量过高镀层偏红，且溶液过于粘稠，影响使用。

2、氰化钠：含量过多沉积速度慢，镀层发青黄。

含量过少镀层发红，均匀性变差。

使用时按配方要求的比例与代金盐同时添加。

3、PH：10-13范围内镀层均为金黄颜色，生产时PH控制在该范围较为合适。

PH低于10色泽偏青黄，亮度变差；PH高于13色泽偏红黄。

可通过调节PH来改变镀层色泽。

上调PH使用氰氧化钠；下调PH使用磷酸（盐酸、硫酸易腐蚀不锈钢阳极）。

PH对于镀层亮度也有影响，提高PH有利于镀层光亮。

PHD低于10，高于13.5镀液易分解产生沉淀。

4、温度：温度低镀层色泽偏青黄，温度高镀层色泽偏金黄，镀液应适当加温。

5、电流密度。

提高电流密度镀层色泽偏浅；反之偏红。

使用时应根据客户要求加以调整。

6、维护与管理。

出现镀层沉积速度明显变慢时，应适当补加代金盐。

补加方法与配槽相同。

镀层色泽与镀液PH、代金盐与氰化钠含量比值及镀液温度等因素有关，调色泽时应综合考虑。

一般情况下，温度正常，当镀层发红时可先降低镀液PH,如仍然发红，再适当补加氰化钠。

当镀层发青黄时，先升高镀液PH，如仍然发青黄，再适当补加代金盐。

七、结语1、在低氰仿金镀液中加入有机、无机调色剂，仿金镀层色泽得到明显的改变；2、仿金镀液成分简单，并具有较宽的工艺范围，易于操作和维护；3、镀层色泽呈金黄色，可达18-22K金。

通过调整PH等工艺条件，可得到玫瑰金等其它的色泽。

4、镀层结晶细致，光亮，电镀时间可达5分钟以上。

5、工艺条件在较宽的范围变化对镀层色泽影响较小。

6、镀层分散能力、覆盖能力好，高低电流密度区色泽均匀。

7、镀液调整容易，镀液可长期使用。

本研究未解决的问题主要有：第一，镀层沉积速度有待进一步提高；第二，镀液含氰，不利于清洁生产；以上问题留待今后继续研究解决。