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不锈钢件直接镀金工艺探讨
作者:许耀生、陆毓芬、肖耀冲、翁惠燕 2014/03/13

1前言

        随着人们生活水平不断提高, 原来作为表面装饰材料的不锈钢也希望镀金, 使它具有富丽堂皇高贵的色泽。传统的不锈钢件镀金, 一般要预先镀镍, 然后才镀金。由于镍层的存在易对人体健康产生不良的影响, 因此限制了镀金不锈钢件在炊具、人造首饰等方面的应用; 同时在大平面不锈钢镀镍时, 因边缘效应, 易导致表面亮度不均匀。本文首先讨论了不锈钢件传统的预镀镍一一光亮镍—镀金工艺, 由此得到启发, 探讨了不锈钢件间直接镀金的新方法, 取得了令人满意的效果, 克服了因镍层的存在所带来的种种不利因素。

2 传统不锈钢件镀金的工艺流程

        传统不锈钢件镀金的工艺流程为:

        除蜡— 电解除油— 化学除油— 活化— 冲击镀镍— 光亮镍— 冲击镀金— 厚金— 面金

        镀层结合力好坏的关键在于冲击镀镍工艺(又称闪镀镍), 合适的冲击镀镍要求镀液具有强酸性和高导电性。

冲击镀镍工艺如下:

        盐酸      100 g/L

        氯化镍  100 一210 g/L

        阳极     镍板

        D k       6 一7 A /d m 2

        时间    0 .5 一1 m in

        温度    室温

        而镀层的亮度及韧性, 则取决于光亮镍电镀工艺。

        有些用途的不锈钢件不宜镀镍, 现例举四类:

      (1)炊具、首饰类;

      (2)对亮度要求高, 粗糙度、均匀性要求严的大平面产品, 例如大平面镜面光亮的8k不锈钢平面招牌;

      (3) 喷砂、刻蚀过的不锈钢件;

      (4)对柔韧性要求高的产品, 如眼镜架、钟表零件,

        以上儿类产品镀金前镀镍均有副作用。首先因为镍盐有毒, 含致癌物, 所以炊具不允许镀镍; 其次镍层易引起皮肤过敏, 国际上已经禁止在首饰上使用。对大平面不锈钢件镀镍, 边缘与中心的电流密度相差很人, 导致边缘光亮而中心部分因电流密度低而亮度不足。如果加大电流又会引起边缘烧焦, 导致亮度不均匀, 因而大件平面不宜镀镍。对于喷砂及化学刻蚀件, 镀镍后往往会产生明暗不均的现象, 破坏原来的整体效果, 镀金前也不宜镀镍。要求弯曲的零部件镀镍后变脆,会导致零件弯曲时镀层爆裂。上述列举的仅是部分不宜镀镍的不锈钢产品, 所以在不锈钢上开发直接镀金工艺是非常必要。

3 不锈钢件直接镀金

3. 1 不锈钢件直接镀金工艺探讨

         由于不锈钢表面钝化严重, 如不去除这层钝化膜, 金属电沉积层结合力不好, 容易脱落。闪镍采用强酸性, 高导电率的盐酸— 氯化镍体系, 利用大电流冲击不锈钢件表面, 使镍原子镶嵌到基体晶格中去而形成金属键, 然后镀光亮镍层, 在镍层上闪金, 最后镀厚金和面金我们从上述传统工艺中得到启发, 能否省去闪镍、亮镍而直接闪金、镀金, 经试验闪金、镀金后镀金层结合力不好,用手一抹镀层即脱落, 说明现用闪金比闪镍结合力差, 我们比较闪镍和闪金的组成和工艺:

         闪镍液

        主成份: N iClz( 单盐耐强酸)

        酸: H CI( 强酸)

        导电性: 好

        电流: 可用大电流

        p H 值: <1

        闪金液: 深圳某公司A ur ob o n d 底金配方

        主成份: K Au( C N ) : (络盐, 不耐强酸)

        酸: 柠檬酸(弱酸)

        导电性: 差

        电流: 大电流下有机物分解

        PH 值: 4 一6

         从上可见, 主要是闪金酸度不足, 导电性不够, 不能很快地除去钝化膜。对此, 我们作如下调整: 添加络合剂E D TA , 提高主盐在强酸中的稳定性; 加大缓冲剂的量; 并加新的导电盐以承受较高冲击电流; 提高酸度加速破坏钝化膜。采用下列闪金配方能获得满意的效果。

         闪金工艺

        主盐: 氰化亚金钾  1-2g/L

        络合剂: N a2 E D T A  5 一10 g/L

        缓冲剂: 柠檬酸一柠檬酸钾( 1:1)  40 一6 0 g/L

        导电盐: 磷酸二氢钾 10 一15 g/L

        酸性调整剂: 甲酸 100-200m l/ L

        表面活性剂: C F一2  1 一2m l/L

        增硬剂: 硫酸钻 1 一7 g/ L

        温度: 4 5 士5 ℃

        阳极: 代铂钛网

        波美度: 12 一160

        电流密度: 先加  6 一l0 A /d m 2 (7 V 左右)

                         再降至 1 A 一2  A /d m 2(4 v 左右)

       时间: 先处理5 一20 s降低电流后再保持10 一6 0 s(视需要)

       对于镀厚金产品, 此镀液仅作闪金用。对于镀薄金件, 可以在此镀槽中一次完成。只要操作时先大电流处理10 秒 一20 秒, 再降低电流至1-2 A/d m2 , 继续处理20 秒 一60秒。

3. 2 不锈钢件直接镀金试验结果

         采用前面所述闪金工艺, 用8 K 不锈钢镜面板进行直接镀金, 先在7 伏的电压下镀10 秒钟, 然后降低电压至4 伏, 处理时间由10 秒至30 秒不等, 其结果如下:

表1 8K 不锈钢镜面板直接镀金试验结果

编号

电压(V )

时间(s)

电压(V )

时间(s)

颜色

均匀性

耐磨性(次数)

结合力

亮度

 

1

7

10

4

10

浅黄

有色差

12

2

7

10

4

15

浅黄

有色差

13

3

7

10

4

20

金黄

15

4

7

10

4

25

金黄

30

5

7

10

4

30

金黄

30

 

        测试耐磨性时, 是用橡皮在一定的压力下进行磨擦, 以刚刚磨去金层露出白色基体为止, 耐磨次数越多, 则金层耐磨性越好。结合力的测试, 采用钻孔及锯口的办法, 孔及锯口周围金层不剥落说明结合力优良。不锈钢件直接镀金能够取得较为满意的效果。

4 结论

         不锈钢件直接镀金时应对柠檬酸盐酸性镀金液作如下调整:

       (1)添加有机酸以提高镀液酸度, 使p H值小于2. 5 。

       (2)添加足量的络合剂E D TA 以提高主盐的稳定性。

       (3)新加导电盐磷酸二氢钾以提高镀液承受较高的冲击电流密度的能力。

       (4)增大缓冲剂用量。

 

 

参考文献

1 曾华梁等.

电镀工艺手册. 机械工业出版社, 1989:

90

2 胡信国, 李桂芝

现代防护装饰性电镀.

哈工大出版社, 19 89 : 369

 

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