银电镀工艺的研究-铝合金电解着色工艺的影响因素

银电镀工艺的研究-铝合金电解着色工艺的影响因素
银电镀工艺的研究
银，是一种应用历史悠久的贵金属，在地壳中的含量很少，仅占0.07ppm，纯银是一种美丽的银白色的金属，其首饰和器皿具有良好的反射率，磨光后可以达到很高的光亮度，在首饰和家庭装饰中用途很广泛。

而在一些金属表面镀上一层银，也可以达到纯银的装饰效果，外表光亮细致，耐磨、抗腐蚀、抗变色能力强，因此具有广泛的应用。

以往采用的非光亮镀银工艺存在外观较差，抗蚀力较低，特别是抗硫抗变色能力差，为了出光，通常采用化学抛光或铜刷刷光再浸银，这样既浪费电和时间，又污染环境。

为了解决上述问题，国内一般采用两种方法，一是采用酒石酸锑钾配合有机添加剂(多数是含硫化合物)来获得光亮镀银层，此法因锑及硫的影响，使镀层易变色、脆性大、可焊性不理想。

另一种是采用氰化光亮镀银，此法采用一种不含硫的有机光亮剂和适量的酒石酸锑钾配合使用，获得了全光亮银层，解决了镀层易变色、脆性大、可焊性不理想的问题，同时降低了原材料的消耗。

但此法由于需要的有机配合物较多，使得影响电镀的因素增多，又增加了工序。

为了寻求一种省时省力省原料的方法，在原工艺的基础上进行了改革，推荐一种冲击镀银工艺，即在较高电流密度下，在短短的几秒内完成镀银，银层薄而均匀光亮，电镀液成分简单，不需要其它有机配料，过程一次完成，时间短，生产效率高，
节省原料(需银量仅为原氰化光亮镀银的4%左右)。

1实验方法及结果讨论
1.1电极及实验条件
阳极：不锈钢板10×2cm2；
阴极：铜片(若干)10×2cm2；
温度：室温无搅拌。

1.2工艺流程
电镀除油→热水洗→冷水洗→化学除锈→水洗→氰化顶镀铜→水洗→酸性光亮镀铜→水洗→光亮镀镍→水洗→冲击镀银→去离子水(或蒸馏水)洗→钝化→浸400有机膜→烘干→浸光亮漆保护膜→烘干→检验。

1.3电解液
冲击镀银的电解液包括AgCN及KCN两种电解质，因此AgCN及KCN的含量多少对冲击镀这一短时间内的电镀方法影响很大。

实验采用固定的AgCN的用量为1.5g/L，改变KCN在电解液中的含量，以明确AgCN与KCN的合适配比。

由表1可见，KCN在电解液中的含量以80g/L 最合适，即与AgCN的配比为160：3，这时的银镀层光亮细致，表观为理想的白色，而KCN 的含量低于这一含量，镀层即成雾状使银镀层模糊，光泽不足，镀层的结晶不细致，若高于这一含量，则镀层发黄。

AgCN与KCN保持的这种配比关系，是由于冲击镀银电解液的主要成分为络合银盐及游离氰化钾。

络合银盐的生成反应如下：AgCN+KCN=K[Ag(CN)2]；络合银盐发生的离解反应：K[Ag(CN)2]=K++[Ag(CN)2]-
由于[Ag(CN)2]-的不稳定常数很小(K不稳定=8×10-22)，电解液中Ag的浓度很低，所以工件上银层的沉积主要是[Ag(CN)2]-的直接还原。

氰化钾作为电解液中的络合剂，与银络合生成[Ag(CN)2]-，由于它的络合能力强，所以银氰络离子的稳定性好。

在电解液中保持一定的氰化钾游离量，才能保证[Ag(CN)2]-络离子的稳定性，提高阴极极化的作用，使镀层均匀细致。

电解液中AgCN的含量过高会导致镀层发黄，含量过低则银离子与氰化钾络合不稳定，阴极
极化小，镀层不细致。

本方法在大量实验基础上确定AgCN的含量为1.5g/L时即可达到冲击镀的要求，节省了银的用量，达到装饰性镀银的要求。

表4其它条件对镀层表观的影响
镀层现象
产生原因
解决方法
发黄
镀液中含有机杂质及硫；AgCN含量太低；KCN含量太高
KCN含量低；电流密度高
用活性炭处理；补充AgCN；调整KCN含量
补充KCN；适当降低电流密度
有白雾，发糊，光泽不足
KCN含量低；有机杂志累积
加入KCN；活性炭处理过滤
起皮，镀层烧焦，发花
镀前清洗不良；电流密度太大；除油不彻底；镀前夹入有机杂质；镀前未活化
改进前处理；降低电流密度；加强镀前除油；用活性炭处理；加活化
1.4电流密度对镀层表观的影响
实验采用不同电流密度下进行冲击镀(见表2)。

通过实验表明，电流密度过大会导致镀层起皮及烧焦，镀层发黑，镀层结晶粗；电流密度过小达不到冲击镀的效果，所需时间长才有效果；合理的电流密度为5.0～6.0A/dm2；实验还表明，随镀液中AgCN和KCN的含量多少不同电流密度应适当变化，一般KCN的含量增加，电流密度也适当增加。

表1KCN的含量对镀银层表观的影响
KCN含量(g/L)
镀层表观现象
25
镀层模糊无光泽
55
镀层呈雾状光泽不足
80
镀层白亮细致
135
镀层大部分白亮局部淡黄
175
镀层发黄粗糙无光泽
1.5电镀时间对镀层表观的影响
比较不同时间的电镀效果，寻求冲击镀银的最佳时间。

冲击镀的时间不易过长，以7～9秒为宜，同时因镀件的大小不同，冲击镀的时间也应稍有不同，镀件大可多冲镀2～3秒，镀件小可少冲镀2～3秒。

冲击时间过长会导致镀层呈雾状，虽白但是不亮，时间过短，镀层无明显现象，表观发暗，主要是由于镀层不均匀，未将镍底层全部覆盖而致。

1.6温度对镀层表观的影响
采用不同温度下的冲击镀实验:适当提高电解液的温度，可以相应阴极电流密度，提高沉积速度。

但温度太高，会加快电解液的挥发，放出有毒气体，使电解液不稳定，一般在室温下操作即可，不加温也无须搅拌（见表3）。

表2电流密度对镀银层表观的影响
DX(A/dm2)
镀层表观现象
2.0
无现象
4.0
起小泡，不均匀
5.0
气泡均匀，速度较平缓，光亮
6.0
气泡均匀，速度平缓，光亮
9.0
气泡过快，无光泽
10.0
剧烈气泡起皮，烧焦
1.7其它影响条件的讨论（见表4）
表3温度对镀层表观的影响
T(℃)
镀层表观现象
25
白亮
35
白亮
40
白亮
55
白亮不均匀
65
部分发黄无光泽
2工艺配方
在以上实验基础上得出关于冲击镀银的工艺配方。

装饰镀银工艺配方如下：AgCN(g/L)1.5-3；KCN(g/L)80-160；T(℃室温；T（s）5-11；DK(A/dm2)5.0～6.0；电压（V）3-4。

通过实验可知，冲击镀银工艺具有以下优点：周期短，生产效率大大提高，电镀简单易操作；减少操作程序，节省原料，电镀用的电解质仅AgCN和KCN两种，成品光亮耐磨、抗腐蚀与抗变色能力都较强。

所镀成品达到装饰性要求，同时可应用于大规模生产。

本法应用于装饰品、首饰的电镀，具有较强的实用性。

参考文献
[1]张大昌电镀与保护[M]
[2]吴双成电镀与环保[M]
[3]申顺保表面技术[M]
铝合金电解着色工艺的影响因素
铝的阳极氧化法是把铝作为阳极，置于硫酸等电解液中，施加阳极电压进行电解，在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜，该膜是由致密的阻挡层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。

阳极氧化膜可分为两大类：多孔质型—在硫酸、草酸等酸电解浴中生成并垂直于表面形成非常细微的孔的膜；壁垒型—是在硼酸铵等中性盐电解浴中生成的无孔的极薄的膜，这种膜通常被用于电解电容器等。

目前，单一的阳极氧化铝合金建筑型材在实践中的应用已明显减少，而以其为基础的电解着色氧化膜、有机着色氧化膜以及瓷质氧化膜、硬质氧化膜、仿不锈钢氧化膜等得到广泛应用，一般来说，影响铝合金氧化着色的因素如下：
1.电解溶液中杂质的影响
铝合金制品着色好坏程度，绝大部分取决于氧化膜的形成质量。

因此，在硫酸阳极氧化溶液中，杂质对氧化膜的影响不容忽视，其杂质主要是铜、铁、铝等金属离子及有机杂质污染物，要及时清除掉，保持溶液的正常使用范围。

(1)铜离子会置换沉积到铝制件表面上，造成氧化膜松孔，并降低透明度、防蚀能力和电绝缘性能，因此，铜离子含量不允许超过0.02g/L。

(2)氯离子来自自来水或冷却管破裂后冷却水，氯离子含量应低于0.2g/L，否则所生成的氧化膜粗糙而疏松，严重时铝件表面受浸蚀(击穿)。

(3)铝离子电解液中铝离子是逐步增长的，当含量大于25 g/L时，电解液导电性能下降，制件表面呈现白点或块状白斑，并使膜层吸附能力下降，染色困难。

(4)铁离子电解液中铁离子不允许超过0.2g/L，否则要出现暗色条纹斑点。

(5)有机杂质会阻碍氧化膜的生成，膜吸附油污后，使着色不均匀，出现花斑。

2.影响氧化膜着色质量的因素
(1)若前处理除油过程进行不彻底，会造成膜层出现明显的白花斑，给着色带来困难。

(2)电解溶液中Sn盐浓度过低时，上色速度慢，当浓度高于25 g/L着色速度快，但不易掌握，往往产生色差较大。

(3)着色温度对着色有很大影响，温度低于15℃时上色速度慢，过高则着色膜发雾，且Sn盐容易水解反原，造成槽液混浊。

(4)时间:着色时间长短也会影响到着色质量和耐色性，如着色时间短，色浅易退色，时间长，色泽过深，表面易发花。

(5)着色电压较低时，着色速度慢，颜色变化慢，容易产生色调不均，当电压较高时，着色速度快，着色膜易剥落。

(6)无论在阳极氧化成膜或电解着色中，都要添加以表面活性剂为主的添加剂和稳定剂，其目的是于稳定成膜速度与膜厚，抑制氧化膜的溶解和改善着色的均匀性。

此外，pH值、水质、着色槽材料均对着色质量有一定影响，只有确保各参数在控制的范围之内，才能保证电解着色氧化膜的质量。