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铜合金酸盐活化工艺性能研究

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目前我国正处于产业结构调整的过程中，制造业经受严峻的考验，电镀竞争压力增大。电镀企业在保证产品质量的前提下，将优化作业环境，保护作业人员身体健康，延长电镀生产线使用寿命，降低生产成本作为重要任务。同时，国内环保形势日益严峻，这对铜及铜合金前处理的环保性有了更高的要求。

铜合金镀银产品作为关键导电零部件在高压电器行业大量使用，其中“酸洗活化”工序，是铜及铜合金前处理过程的重要组成部分，主要是去除铜及铜合金基体表面存在的氧化薄膜，避免镀层在氧化膜上沉积导致镀层与基体结合力不良。目前一般采用盐酸进行酸洗活化，但是盐酸具有强挥发性，日常使用中会产生大量氯化氢气体。长期接触氯化氢气体，会引起慢性鼻炎、慢性支气管炎、牙齿酸蚀症以及皮肤病等多种病症。氯化氢气体的挥发，不仅对人的身体健康造成威胁，还会对周围线路、管道、设备也造成了严重的腐蚀破坏，同时也带来了废气处理的环保压力。

针对盐酸活化工艺存在的诸多问题，本文开发了一种环保型酸盐活化工艺，活化液主要由葡萄糖、碳酸氢钠（NaHCO3）、硫酸氢钠（NaHSO4）、氟化钠（NaF）等成分组成，比较了酸盐活化工艺与盐酸活化工艺对铜基体的活化效果，并对比了两种活化基体的镀银层的性能。

1 实验部分

1.1 实验基体

实验基材选用40 mm × 40 mm × 3 mm 的紫铜试片。

1.2 酸洗活化试样制备

1.2.1 盐酸活化紫铜试样的制备

工艺过程为：除油（除油液100 g/L、温度60 ℃～70 ℃、时间30 s ～5 min）→水洗（室温、时间30 s ～70 s）→硝酸洗（室温、时间10 s ～4 min）→水洗（室温、时间30 s ～70 s）→盐酸活化（盐酸500 mL/L、室温、时间10 s ～30 s）→水洗（时间30 s ～70 s）→压缩空气吹干。

1.2.2 酸盐活化紫铜试样的制备

工艺过程为：除油（除油液100 g/L、温度60 ℃～70 ℃、时间30 s ～5 min）→水洗（室温、时间30 s ～70 s）→硝酸洗（室温、时间10 s ～4 min）→水洗（室温、时间30 s～70 s）→酸盐活化（酸盐混合物60 g/L、室温、时间10 s～30 s）→水洗（时间30 s～70 s）→压缩空气吹干。

1.2.3 盐酸活化镀银试样的制备

使用盐酸活化后的紫铜基体进行电镀，工艺过程为：预镀银（温度10 ℃～25 ℃、时间10 s～15 s）→镀银（温度10 ℃～25 ℃）→水洗（时间30 s～70 s）→热水洗（温度80 ℃～85 ℃、时间30 s ～70 s）→压缩空气吹干。

1.2.4 酸盐活化镀银试样的制备

使用酸盐活化后的紫铜基体进行电镀，工艺过程为：预镀铜（温度30 ℃～40 ℃、5 min）→水洗（时间30 s～70 s）→预镀银（温度10 ℃～25 ℃、时间10 s ～15 s）→镀银（温度10 ℃～25 ℃）→水洗（时间30 s～70 s）→热水洗（温度80 ℃～85 ℃、时间30 s ～70 s）→压缩空气吹干。

1.3 性能测试

本文分别对上述试样进行如下性能检测和对比：

（1）酸洗活化效果测试。对盐酸活化铜合金试样和酸盐活化铜合金试样的形貌和成分进行对比分析。

（2）附着强度检测。按照GB/T 5270-2005《金属基体上的金属覆盖层电沉积和化学沉积层附着强度试验方法评述》中“2.8 划线和划格试验”检测盐酸活化镀银试样和酸盐活化镀银试样两种镀层的附着强度，观察在此区域内的镀层是否从基体金属上剥落。

（3）硬度检测。在荷重25 gf、保持时间5 s 的实验条件下，使用维氏硬度计分别测试盐酸活化镀银试样和酸盐活化镀银试样的硬度值。

（4）溶液挥发腐蚀性测试。在室温20 ℃下，将称取两种溶液的烧杯分别放置到8 dm3的密闭玻璃容器中，然后将两组表面状况相似的铝合金试片，铁合金试片和铜合金试片分别放到上述两个烧杯附近（不接触溶液），实验时间24 h，观察溶液挥发对铝、铁、铜三种合金的腐蚀破坏情况，对两组试片的形貌和成分进行对比分析。

2 实验结果及讨论

2.1 酸洗活化效果测试

制备的盐酸活化与酸盐活化紫铜试样的外观形貌如图1所示，其成分分析结果列于表1。由图1可知，盐酸活化和酸盐活化的两种紫铜试样微观表面均较为平整，表面不见氧化腐蚀形貌，也无氧化膜成分存在，说明盐酸和酸盐的活化效果均表现良好。

2.2 附着强度检测

采用划格法检测两种活化试样的表面镀银层的附着强度，检测结果如图2 所示。可以看出，两者镀层均未出现起皮、脱落等现象。这表明，通过盐酸活化和酸盐活化制备的镀银层与基材均具有良好的附着强度，同时也说明酸盐活化能够保证镀层的附着强度接近或达到盐酸活化的效果。

文章来源：《硅酸盐学报》网址: http://www.gsyxbzz.cn/qikandaodu/2021/0220/443.html