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V oI 26 No 1 2 仿金电镀及镀层变色故障排除 程 沪生 广州大道北同和街云涛花 园七幢 4 0 4室 广东 广州5 1 0 5 1 5 摘要 仿金电镀层包括 C u Z n二元合金或 C u Z I 卜s n三元合 金 色泽鲜艳 介绍了仿金电镀的工艺流程 6种不同的工艺配 方 镀液中各组分的作用以及各操作条件对镀层色泽的影响 说 明了仿金层色泽变化的几种情况 包括 操作不当引起镀层色泽 变化 镀件出槽时色泽正常 清洗后出现白雾 水质不良而引起 仿金层在 3 4h内变成淡绿色等 并分析了这些情况下镀层变色 的原因 给出了相应的解决办法 提出要保持仿金层色泽的稳定 性 荻得合格的仿金层 应严格控制镀液成分及操作条件 关键词 仿金电镀 C u Z n二元合金 C u Z n s n三元合金 镀 层色泽 故障排除 中图分类号 T Q1 5 3 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 2 2 7 X 2 0 0 7 1 2 0 0 0 6 0 3 I mi t a tio n g o l d pl at i ng an d t r O ubl e s h OO t i n g of c o a t i ng t a r ni s h f CHENG Hu s h e ng Abs t r a c t I mi t a t i o n g o l d pl a t i n g c a n pr o d u c e l i g h t l us t r o us d e p o s i t s i nc l ud i ng Cu Z n b i n a r y a l l o y a n d Cu Zn Sn t e m a ry a l l o y a nd h a s b r i g h t l u s t e r Th e p r o c e s s f l o w s i x k i n d s o f d i f f e r e n t p r o c e s s f o r mu l a s t h e f u nc t i o n o f e a c h b a t h c o mp o s i t i o n a n d t h e e f f e c t s o f o p e r a t i o n c o n d i t i o ns o n c o a t i ng l u s t e r we r e i n t r o d uc e d Th e s i t u a t i o n s wh e r e t a mi s h o f i mi t a t i o n g ol d d e p o s i t h a p pe ns i n s o me i n s t a n c e s we r e e x pl a i n e d I mp r o pe r o p e r a t i o n l e a d i n g t o c h a n g e i n c o a t i ng l u s t e r t h e p l a t e d wo r k p i e c e h a s no rm a l l us t e r a s i t i S t a k e n o u t o f t he ba t h b ut b e c o me s f o g g y a fte r be i n g c l e a ne d c h a n g e i n the l us t e r o f i mi t a t i o n g o l d d e p o s i t t o l i g h t g r e e n i n 3 4 h d u e t o p o o r wa t e r q u a l i t y a nd e t c Th e c a us e s o f c o a t i ng t a r n i s h i n a l l t he i n s t a n c e s me n t i o n e d a b o v e we r e a n a l y z e d a n d r e s pe c t i v e me t h o d s for e l i mi n a t i n g t h e s e t a m i s h t r o u b l e s we r e g i ve n I n o r de r t o ob t a i n a c c e p t a b l e i mi t a t i o n g o l d d e p o s i t wi th s t a bl e l u s t e r t he b a t h c o mpo s i t i o n s a n d o p e r a t i o n c o n d i t i o ns mus t b e s t r i c t l y c o ntro l l e d Ke y wo r d s i mi t a t i o n g o l d p l a t i n g C u Z n b i n a ry a l l o y Cu Zn S n t e m a ry a l l o y c o a t i ng l u s t e r tro u bl e s h o o t i n g Au t h o r s a d d r e s s Ro o m 4 0 4 7 t h Bl o c k Yu n t a o Ga r d e n To n g h e S tre e t No r t h o f Gua n g z h o u Ro a d Gu a n g z h o u 51 0 51 5 Ch i n a 收稿 日期 2 0 0 7 0 8 0 9 作者简介 程沪生 1 9 3 2 一 男 高级工程师 主要从事金属及非金属 电镀工作 作者联系方式 T e 1 0 2 0 3 7 3 5 2 6 5 3 1 前言 仿金电镀是合金电镀 中的一种 包括 C u Z n二元合 金或 c u Z n S n三元合金 色泽鲜艳 与真金相似 深 受消费者喜爱 现 已广泛应用于灯具 家具 装饰 钟 表 首饰 日用五金及建筑行业 仿金 电镀 既然是由 C u Z n或 C u Z n S n在阴极上共沉积而获得的镀层 就 必须让 C u 及 Z n 2 按照仿金层 内各元素的需求量在阴极 上共沉积 要使不同金属离子在阴极上共沉积 就必须 满足它们之间的静态电位差小于 0 2 V 的要求 否则 电位较正的金属离子首先在阴极上放电沉积 而排斥 电 位较负的金属离子在阴极上同时放 电而共 同沉积 仿金 电镀中铜锌锡在阴极上的共沉积 是利用对 它们都能配位 而配位剂不稳定常数 的差异 以及变 更游离配位剂的浓度来实现它们之 间的静态 电位差接 近 同时还要降低 电位较正的 z n 浓度 提高 电位较 负的 C u 浓度 以此辅助它们之间的静态 电位差小于 0 2 V 在碱性氰化物溶液中 铜 锌 锡都是 以离子 形态存在的 如 C u C N 2 N a C N N a 2 C u C N 3 3 Z n C N 2 N a C N 4 N a O H 2 Na 2 Z n C N Na Z n O H N a 2 S n O 3 2 N a S n O 一 s n o 一 3 H O S n O H 一 在这些离子配位化合物中 c u 在氰化物溶液中放 电电位为一 1 4 4 V Z n 2 的放电电位为一 1 4 2 4 V S n 4 的放 电电位为一 1 3 V 3 种金属离子在碱性氰化物液中放电电 位的相互差值均小于 0 2 V 故它们在阴极上能共沉积 在仿金 电镀液配制 工艺规范等一系列事项中 都要做到按照工艺 随时观察 随时调整 细心操作 否则 轻微色泽差异的镀件 都会造成批量内镀件有 数种色泽 如 微红色金 淡黄色金等 为此 操作 者不但要严控仿金电镀工艺 还要用 肉眼观察镀层色 泽的变化 用鼻子嗅觉镀液 内氨味浓度 确保仿金电 维普资讯 仿金 电镀及镀层变色故障排除 镀正常进行 2 仿金电镀工艺说明 2 1 仿金电镀的工艺流程 工艺流程 镀前处理一清洗一 活化一氰化镀铜一 清洗一浸稀酸一 镀酸性亮铜一清洗一浸稀酸一清洗一 镀亮镍一清洗一 仿金 电镀一清洗一 弱酸 中和 或化学 钝化 一清洗一 超声波清洗一干燥一 喷罩光漆一烘干 一 包 装 工艺流程 中的几点说明 1 活化液为 3 5 g L的 Na C N溶液 在室温条 件下浸渍 1 O 1 5 S 2 氰化镀铜液为一般配方 镀件若为锌合金 镀液中不要加 Na O H 3 稀酸液为 5 1 OmL L分析纯硫酸 在室温下 浸渍 1 0 1 5 S 4 镀亮镍为瓦特液配方 光亮剂应选择呈现 白 色的镜面光亮的光亮剂 5 弱酸中和液为 1 0 的硼酸溶液 在室温下浸 渍 1 O 1 5 S 因为弱酸 比碱液容易清洗干净 故用硼 酸液中和镀件深凹处的碱液 6 镀后化学钝化液配方工艺规范 重铬酸钾 2 5 g L 氢氧化钾 1 5 g L 碳酸钾 1 5 g L 添加剂 Z T L 香港鸿 昌化工行 2 0 mL L p H 1 2 1 8 25 C t 2 0 3 0 S 2 2 仿金 电镀液的配方及操作条件 表 1 列出了6 种不同的仿金电镀液配方及操作条件 2 3 仿金 电镀液中各组分的作用 2 3 1 主 盐 C u C N Z n C N 2 Na 2 S n O 3 是镀液中的主盐 它们 按照镀层色泽的需要量沉积到阴极表面 形成设计要 求的仿金层 镀液 中铜与锌的含量 比例应控制在 4 1 镀液温度处于 3 0 C时 镀层 内的铜含量应在 7 0 7 5 而锌的含量在 2 5 2 6 镀层 中铜 锌含量 比 例的变化致使镀层色泽也随之变化 三元合金镀液中 S n 4 也参与阴极沉积 但其含量 甚微 仅起调节镀层色泽更加鲜艳 的作用 但其沉积 量随着镀液中 Na O H 含量的增加而下降 镀层 中锡含 量少时 镀层色泽黄 中带绿 多时 镀层色泽偏红 表 1 仿金电镀液配方及工艺规范 Tabl e 1 Ba t h c ompos i t i ons an d pr o c e s s s pe c i f i c at i ons of i mi t a t i o n go l d pl a t i ng 镀液组分及 垒鱼堡 墼互 量 鱼塑坌鱼量望堡塑 g L 操作条件 1 2 3 4 5 6 CU CN 1 7 1 8 2 2 2 7 1 8 21 1 5 1 8 1 5 2 5 1 2 1 8 Z n C N 2 Z n O4 2 4 5 7 8 6 7 7 9 3 8 3 4 Na 2 S n O 4 6 3 5 2 3 Na C N 总 4 3 4 5 3 5 4 O 3 O 3 5 3 5 4 5 2 5 4 2 2 5 3 2 Na CO 8 1 2 KNa C4 H4 O6 2 O 3 O 3 O 3 5 1 0 2 0 Na OH 4 6 4 8 NH4 OH 2 4 NH4 C1 4 7 2 4 D H 9 5 l O O l O 5 l l 5 l O l 2 l 1 5 l 2 9 l l 9 l l C 3 O一3 2 2 5 4 0 3 0 4 0 2 0 3 O 1 5 3 5 3 O 4 0 A d m 1 0 4 0 5 0 2 O 5 O 5 1 O O 5 1 O O 2 O 5 O 3 0 6 锡还能提高镀层的耐腐蚀能力 2 3 2 氰化钠 氰化钠是镀液 中铜 锌 的主要络合剂 起到缩小 C u 与 z n 2 沉积电位而达到共沉积的作用 镀液中一定 量 的游离 Na C N 对镀液的稳定性 分散能力 阳极溶 解及镀层色泽都有重要的影响 但镀液的电流效率随 着游离 Na C N含量上升而下降 2 3 3 酒石 酸钾 钠 酒石酸钾钠在镀液中起辅助络合剂作用 它不能 控制 C u 与 z n 2 的放电沉积 但能帮助阳极溶解 减 少阳极钝化及防止因阳极钝化而使 N a C N 被分解成更 加有毒的 HC N 的危险 2 3 4 氨水 氯化铵 氨水 氯化铵能调节镀液 p H 辅助配位剂的配位 作用 在二元仿金电镀中还能使镀层的色泽更加鲜艳 但是 当镀液中铜 锌含量比为 3 5 4 电流密度为 1 d m 时 镀层中的铜含量 随着氨水含量从 0 g L逐渐上升到 2 5 g L 而从 8 5 下降到 5 0 氨水能扩大均镀范围 还能给镀层提供光亮感 故氨水有半光亮剂之称 氨水含量不宜超过 4 mL L 一 般在 1 3 m L L 含氨量偏高时 镀层呈黄 白色 过 量的氨水在不同电流密度下会使镀层 出现 白色 紫红 色或桔红色的带状物 当镀液中游离 Na C N含量偏低 而氨水含量过高时 镀层发黑 甚至完全镀不上镀层 2 3 5 氢氧化钠和碳酸钠 在三元合金 中加入少量 的 Na OH 可防止锡盐水 解 还能抑制锡在阴极上沉积 并能调高 1 1 5以上氨 水无法调节的 p H Na C O 3 在镀液中起缓冲作用 稳定 p H 降低镀液中 Na C N Na OH 与空气中 C O2 作用而 生成 Na 2 C O 的几率 维普资讯 仿金 电镀 及镀 层 变 色故 障排 除 j 曰曰 舳 2 4 操作条件的影响 2 4 1 pH 镀液 p H直接影响镀层外观色泽 当 p H 高时有利 于锌和锡的析 出 致使镀层偏 红 故在仿金 电镀过程 中 调节 p H来控制镀层色泽是行之有效的手段 2 4 2 温度 控制镀液温度是保证镀层色泽一致的重要手段之 一 镀层中的铜含量随着镀液温度升高而增加 这是因 为镀液温度升高后铜 的极化值下降比锌下降得多的原 因 一般镀液温度升高 1 C 相应地镀层中铜含量增加 1 1 5 镀液温度太高 一般控制在 2 5 3 5 C为佳 镀层色泽太红 而且镀层出现雾状 氰化钠也易分解 2 4 3 电流密度 仿金镀层 中各组分 的沉积量均受到电流密度 的影 响 提高 电流密度会促使镀层 中锌和锡的含量增加 电流密度过高 镀层 中锌和锡的含量大增 致使镀层 色泽苍 白 发雾且 易泛色 降低 电流密度 镀层 中铜 含量增加 镀层色泽偏红 进而出现赤金色 紫铜色 3 仿金镀层变色的几种类型及原因 3 1 仿金层 内金属元素 的性质决定镀层色泽变化 电镀工艺设定仿金层内铜含量在 7 0 7 5 锌含 量在 2 5 3 0 但这两种金属都比较活泼 极易与空 气中的氧发生氧化反应 当仿金件久留空气中 由于氧 化反应 仿金层就失去鲜艳的光泽和逼真的黄金色 为 此 仿金件一定要及时进行镀后处理 以防镀层变色 3 2 仿金镀过程中的操作不当引起镀层色泽变化 仿金电镀时操作不认真 镀件未彻底清洗干净 镀 层表面或孔隙内残留微量电镀液 致使仿金层色泽不稳 定 当镀件从碱性镀液内取出后 镀层表面附有一层极 微薄的碱性膜 若镀件未彻底清洗干净 碱性膜中 C u 与 Z n 2 与空气 中微量硫离子反应 生成 C u z S及 Z n S C u 2 S是一种不稳定的深棕色化合物 而 Z n S是一种不 易发现的白色化合物 这两种新生的硫化物破坏 了镀层 表面上的仿金色泽 造成仿金层变色 当硫化铜生成后 它又不断扩散蔓延 使仿金层表面出现暗色一绿色一赤 紫色一青绿色一黑色 从而导致仿金层全面变色 3 3 镀件 出槽时色泽正常 清洗后出现一层白雾 1 镀液 中游离 Na C N 太少 镀层不但会发花 还会起 白雾 2 镀件 出槽后未及时冲洗 表面上残 留液会造 成仿金层发 白雾 3 水质不 良 如水 的硬度太高 盐分 杂质过 多 会造成时有 时没有的不规则白雾 3 4 水质不 良会 引起仿金层在 3 4 h内变成淡绿色 沿海城市的水源基本与海水有些牵连 平 时水质 良 好 一旦海水返潮倒流 自来水 内就会含有氯离子 同 样 在净化水质的树脂再生时 一般未彻底用碱液来中 和树脂中含有的氯离子 当仿金件浸泡在两种来源不同 而含有氯离子的水 误认为优质水 中待 电泳漆等过程 时 水中的氯离子与镀层中的铜发生反应生成浅绿色 的 C u C 1 2 致使鲜艳逼真的仿金层失真 造成镀件返工 3 5 库存 烘道问题引起镀层出现大小不等的棕色斑点 一 切工序都完成 的仿金件 入库后 7 8天 镀层 就 出现 大小不等 的棕色斑点 有些电镀厂 由于厂房 有 限 将 电镀生产线与喷油罩光工段安排在同一个车 间 或楼面 上 两者之间又未树建隔离墙 造成 电 镀挥发 出来 的水蒸汽 不受任何 阻拦 直入喷油 罩光工 段 电镀线上的烘道 年久未查看修理 烘道温度均 达不到设计要求 而镀完后 的仿金件仍按原来的流速 进 出烘道 以此完成生产全过程 烘道流程的仿金件 表干实未干 虽然镀件 已喷油罩光 但封 闭在镀件表 面细孔内的残留液 电介质 还是会发生化学反应 即 使镀件表里全部被烘干 在 同一个层面上的电镀水蒸 汽会 随时入侵到工件表面细孔穴 内 致使细孔穴 内已 干 的电介质重新复活 在孔穴 内发生化学反应 致使 孔穴周围出现黑棕色的 C u O 其全过程大约要 7 1 0天 时间 这就是仿金件镀后未处理好的后果 4 仿金电镀常见故障及排除方法 4 1 镀层呈金黄色 但色泽不鲜艳 镀层色泽不鲜艳的原因有 以下几点 镀液中 C u 含量过低 s n 4 含量不足 氨水不足 阴极电流密度过 小 相应解决办法为 按镀液分析结果 补充 C u C N 及 Na 2 S n O3 的含量至工艺要求 补充氨水并调整 p H 提高阴极电流密度至工艺规范 4 2 镀层色泽偏淡 甚至发暗 原因有 以下几点 镀液中 C u 含量过低或 Z n 2 含 量过高 游离 N a C N太多 p H过高 阴极电流密度太 大或镀液温度太低 相应解决办法为 按分析报告调整 C u 或 Z n 的 含量 在调整前先溶解 C u C N 或 Z n C N 2 时 尽量不 用 Na C N 的水溶液而用镀槽中的镀液 从而降低游离 N a C N的含量 用氨水调节 p H至工艺规范 降低 电流 密度 适当提 高镀液温度 4 3 仿金层色泽偏红 原因有 以下几点 镀液中游离 Na C N 不足或 C u 含量太高 镀液温度太高或 阴极 电流密度太小 镀液 维普资讯 仿金 电镀及镀层变 色故障排除 中氨水不足或 p H过低 相应解决办法有 按照分析报告补充镀液中游离 Na C N或增加 Z n 含量 相应地降低镀液中 C u 含量 调整镀液温度及阴极电流密度 至工 艺规范 提高镀液 中氨水含量 调高镀液 p H 4 4 仿金层 出现雾状 原因有以下几点 阴极电流密度太小 镀液温度 过高 辅助络合剂含量过高 p H过低 Z n 含量太低 相应解决办法 为 先调整 阴极 电流密度 镀液温 度 p H及 Z n 含量 若调整后镀层仍有雾状 可用稀 释剂来调整辅助络合剂的含餐 但应注意稀释后其它 组分 的变 化 4 5 仿金层呈灰色或 出现黑色条纹 原因主要是镀液中混入了 F e P b 等金属杂质 解决办法为 向镀液中加入 0 0 0 5 0 2 g L的 Na 2 S 以沉淀金属杂质 然后过滤 4 6 阳极板上呈灰黑色 并附有 白色的沉积物 原因有 以下几 点 阳极 面积不足 镀液 中游 离 Na C N 或 Na K C 4 H 4 O6 含量太少 以及阴极电流密度过 大而引起阳极钝化 相应解决办法为 增加阳极面积 按分析报告补 充主 次配位剂 同时降低 阴极电流密度 5 结语 仿金 电镀是在镀黄铜 的基础上改进 的一 门成熟工 艺 操作规范基本相似 由于仿金层较薄 约 2 5 p m 色泽要求严格 添加 些其它元素 使镀层进一步酷 似真金 达到以假乱真 仿金液中组成虽不变 但改 变其 中某一种金属元素含量后 镀层色泽就 随之变化 甚至造成返工而影响生产 组成仿金层的主要元素 易与空气 中的氧 硫化物 酸碱气体发生反应 致使 鲜艳光亮的仿金层失去光泽 甚至发暗 因此 烘干 后的仿金层应及时喷油罩光 隔离空气 镀件清洗是电镀工作者最基本的工作 镀件镀后 清洗不彻底 会引发许 多意想不到的故障 如 色泽 变暗 镀层发 白 失光倒光 发蓝发绿 出现棕色斑 点等 因此 要获得合格的仿金镀件 必须从仿金 电 镀源来抓起 严格按工艺配方 遵守操作规范 关注 镀槽的细微变化 使仿金电镀正常运转 提高生产效 率及产 品质量 编辑 彭元 芳 I I 一