鈹青銅零件電鍍銀前處理工藝改進

分析了鈹青銅零件電鍍銀的難點，對前處理工藝進行了改進。提出了以下較理想的工藝流程：超聲波清洗─電化學除油─鹽酸活化─堿煮─除膜─混酸腐蝕─化學拋光─鹽酸出光─氰化預(yù)鍍銅─預(yù)鍍銀─鍍銀─后處理(防銀變色)。采用該工藝后，解決了鈹青銅零件電鍍銀后鍍層結(jié)合力不好、容易變色的問題，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

1·前言

鈹青銅材料具有很好的加工成型性能，經(jīng)過熱處理加工，其硬度、強度、耐蝕性和抗疲勞性能可得到提高，具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，是一種綜合性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料，主要用作彈性元件和耐磨零件。零件表面通過鍍銀進行表面改性，可提高裝配中的焊接性能和組件的導(dǎo)電性能[1]。筆者所在單位的鈹青銅(QBe2)零件很薄，厚度僅為0.1~0.2mm，邊緣有許多細齒，表面處理工藝為鍍銀3~5μm。QBe2中含鈹量為1.8%~2.1%，含鎳量為0.2%~0.5%，余量為銅元素。在鍍銀過程中易出現(xiàn)以下問題：零件表面腐蝕，尺寸變化大；鍍層出現(xiàn)小黑點，影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量；鍍層與基體材料結(jié)合力差，鍍層起皮。造成上述問題的主要原因是材料本身含有大量的鈹及鎳元素，在熱處理過程中，表面產(chǎn)生了一層暗紅帶褐色的氧化膜(其主要成分為CuO、Cu2O、BeO、氧化鎳等)；另外，零件表面有大量油污，若熱處理前清洗不干凈，則氧化嚴重，所形成的氧化膜比較致密，采用常規(guī)的電鍍前處理清洗工序很難去除。

2·有針對性的工藝試驗改進

電鍍銀的主要工藝及配方采用常規(guī)的光亮鍍銀工藝，試驗的主要工作放在前處理以及電鍍過程中局部參數(shù)的改進上。

2.1 工藝流程試驗改進

根據(jù)理論分析認為，鍍層出現(xiàn)結(jié)合力差，起皮、起泡，鍍層有小黑點的問題，主要原因是：零件在加工前經(jīng)過熱處理淬火時效處理，表面產(chǎn)生一層致密的氧化皮，在后續(xù)機械加工過程中，出于防銹的需要，零件表面涂有一層厚厚的防銹油脂，在前處理過程中沒有去除干凈所致。

2.1.1 常規(guī)的鍍銀工藝流程

常規(guī)清洗─化學除油─強酸腐蝕─鉻酸鹽出光─鍍銀─后處理(防銀變色)。

該工藝在加工中存在如下問題：零件表面容易在強酸中被腐蝕，出現(xiàn)尺寸超差，材料失去彈性，零件在存放以及裝配過程中比較容易變色。

2.1.2 工藝改進后的鍍銀工藝流程

為了解決常規(guī)前處理中存在的問題，試驗了多種處理方法，并對處理后鈹青銅零件的表面色澤、彈性、防腐性能、尺寸作了比較，得出以下工藝流程：超聲波清洗─電化學除油─鹽酸活化─堿煮─除膜─混酸腐蝕─化學拋光─鹽酸出光─氰化預(yù)鍍銅─預(yù)鍍銀─鍍銀─后處理(防銀變色)。

2.1.3 工序說明

2.1.3.1 超聲波清洗

超聲波清洗介質(zhì)為西安康明超聲波儀器有限公司生產(chǎn)的XC-1型中性超聲波專用清洗劑，濃度為5%，溫度為40~50°C，超聲波頻率為25kHz。

2.1.3.2 電化學除油

其目的是進一步去除干凈零件表面油污，工藝流程為：陰極除油3min+陽極電解反拔除油30s。電解除油工藝配方及操作條件如下：FM-3型弱堿性電解除油粉50g/L，溫度60~80°C，pH10.0~11.5。

2.1.3.3 鹽酸活化

采用30%的稀鹽酸溶液，在室溫下浸泡5~10s，目的是去除零件表面在除油過程中產(chǎn)生的氧化物薄膜，為后續(xù)加工活化表面。

2.1.3.4 堿煮

在含500~550g/L氫氧化鈉與200~250g/L亞硝酸鈉的溶液中堿煮20min，使零件表面因熱處理而產(chǎn)生的氧化皮松動。

2.1.3.5 除膜

采用10%的稀硫酸溶液，在室溫下浸泡5~10s，目的是除去零件表面氧化膜。

2.1.3.6 混酸腐蝕

采用鉻酸鹽與硫酸混合酸液除去零件表面的熱處理氧化皮。由于零件表面經(jīng)過了堿煮、除膜工序，零件表面氧化皮已松動，在混酸中很容易去除，露出均勻、新鮮的基體表面，提高鍍層的結(jié)合力。工藝配方及操作條件為：鉻酐80~100g/L，硫酸25~35g/L，無機添加劑1.5~2.0g/L，室溫，時間3~5s。

2.1.3.7 化學拋光

為了提高零件表面鍍層的致密性，采用鍍前化學拋光的方法，提高零件表面的光潔度。鈹青銅零件多為沖壓件，表面粗糙度Ra大于6.3μm，雖然滿足裝配的需求，但由于零件表面粗糙度較大，鍍銀后鍍層孔隙率大，容易變色。若采用機械拋光，零件容易變形。采用化學拋光則可以解決以上問題，表面粗糙度可達到Ra=1.6μm。化學拋光工藝的配方與參數(shù)為：硝酸200mL，磷酸500mL，有機酸300mL，室溫，時間0.5~1.0min。零件入槽前必須干燥。

2.1.3.8 鹽酸出光

采用30%的稀鹽酸溶液，在室溫下浸泡5~10s，為后續(xù)電鍍加工活化表面，提高零件基體金屬與鍍層的結(jié)合力。

2.1.3.9 氰化預(yù)鍍銅

在電鍍前采用氰化預(yù)鍍銅工藝，目的是在潔凈的零件表面上沉積一層結(jié)合力良好的銅層，保證銀鍍層與基體金屬良好的結(jié)合力。氰化預(yù)鍍銅配方及工藝條件如下：

2.1.3.10 預(yù)鍍銀

由于金屬銅比金屬銀活潑，當零件進入鍍銀槽后，基材表面會很快產(chǎn)生一層結(jié)合力非常差的置換銀層，導(dǎo)致鍍層起皮、起泡。在鍍銀前增加預(yù)鍍銀工序，可使電化學置換反應(yīng)的發(fā)生幾率大大降低，提高鍍層與基體金屬的結(jié)合力。預(yù)鍍銀工藝配方為：

2.2 電鍍銀工藝參數(shù)及防銀變色的試驗

為了進一步提高鍍層質(zhì)量，保證鍍層光亮細致，對工藝參數(shù)進行細化，采用的鍍銀工藝參數(shù)為：電流密度0.5~1.0A/dm2，槽液溫度20~30°C。防銀變色工藝流程為：化學鈍化─電化學鈍化─浸涂DJB-823保護劑─干燥。

采用陰極移動的方式攪拌，頻率15~25次/min，行程100~150mm。

3·鍍層性能試驗

按照航標HB5051-1993《銀鍍層質(zhì)量檢驗》標準對鍍層質(zhì)量進行檢驗，檢驗結(jié)果如下：

3.1 外觀