铝合金无氰镀银工艺

李广艳*，胡东伟，葛歆

（中国电子科技集团第二十七研究所，河南 郑州 450047）

铝合金具有密度小、机械性能好、可加工性强等优点，已广泛应用在机械制造、电子行业、航空航天等领域。铝合金电镀可进一步提高其耐磨性、导电性等性能，并改善外观和其他表面性能。但铝较活泼，极易与空气中的氧气发生氧化反应生成一层氧化膜，严重影响电镀的进行；另外铝的电位较低，极易与其他金属离子发生置换反应生成疏松的膜层，影响后续镀层质量[1]。因此铝合金电镀必须运用特殊的处理工艺，加强工序间的过程控制。铝合金表面镀银可提高其导电性，本文主要介绍了铝合金镀银工艺流程和操作要点。

1 基材

基材选用100 mm×50 mm×2 mm 的5052 铝试件，属Al–Mg–Si 系合金，其主要成分的质量分数为：Si 0.4%～0.8%，Cu 0.15%～0.40%，Mg 0.8%～1.2%，Al 余量。

2 工艺流程

准备─化学除油─水洗─弱蚀─水洗─出光─60～70°C 热水洗─水洗─去离子水洗─一次浸锌─水洗─去锌─水洗─去离子水洗─二次浸锌─水洗─去离子水洗─预镀铜─60～70°C 热水洗─水洗─去离子水洗─电镀镍─水洗─去离子水洗─预镀银─镀银─水洗─去离子水洗─吹干。

3 主要工序及操作要点

3.1 准备

上挂具，挂具材料选用铝合金材料，要求其导电性良好，试件与挂具要接触紧密。

3.2 化学除油

采用常用化学除油配方，操作简单，可有效除去工件表面的油污。具体为：

化学除油时要严格控制溶液温度和除油时间。温度过高或时间过长都会引起过腐蚀；温度过低、时间不够则易造成除油不彻底，从而影响镀层的质量。另外应尽量减少工序间的间隔时间，以免铝件表面氧化。

3.3 弱蚀

弱蚀的目的是去除表面氧化膜和进一步除油。采用一种专门的DW-40 碱蚀剂，其质量浓度为50 g/L，温度45°C，时间3 min。

3.4 出光

碱蚀之后，铝合金表面会生成一层黑膜，为将其清除，使工件表面清洁、光亮，需要进行去黑膜处理，即出光。去黑膜溶液组成和操作条件为：

3.5 浸锌

铝合金浸锌实际上是铝置换锌，从而在铝合金表面得到锌层。浸锌可防止铝在短时间内氧化，一次浸锌得到的锌层较粗糙，并且不均匀；二次浸锌则可得到细致、均匀的锌层。工件浸锌之前必须先用水清洗干净，再用去离子水清洗，以免工件带入杂质，使浸锌液被污染，镀层质量受影响。

采用ODM ZINC EX-40 浸锌剂，其体积分数为400 mL/L，温度25°C，一次浸锌时间为90 s，二次浸锌时间为30 s，浸锌过程中应晃动工件。

3.6 去锌

一次浸锌之后要先去锌，再二次浸锌。去锌液组成和操作条件为：

3.7 预镀铜

预镀铜可增强镀层间的结合力。按照 HB/Z 5070–1992《电镀镍工艺》的规范，采用焦磷酸盐体系预镀铜，此体系不含氰，镀液稳定，操作简单，阳极为电解铜材料，具体如下：

预镀铜时严禁带入有机杂质和金属杂质，以免污染镀液，影响镀层质量。因此，预镀铜之前工件必须先后进行水洗、去离子水洗，保证表面没有杂质。所得铜层的厚度为3～4 μm，其表面状态如图1 所示。

图1 预镀铜后工件的外观Figure 1 Appearance of workpiece after copper pre-plating

镀铜后，必须将工件清洗干净，以免将工件表面残留的镀铜液带入后续镀镍槽，影响镍层质量。

3.8 电镀镍

电镀镍的阳极为纯镍板，阴、阳极面积之比是1.0∶(1.0～1.2)，按照HB/Z 5070–1992 的规范，具体配方和工艺如下：

pH和温度对镀层的质量有很大的影响，电镀镍过程中应严格控制镀液pH和温度，若二者超出工艺范围，可能会导致不上镀或电镀速率过慢等。镍层厚度应控制在3～4 μm，过厚会影响结合力。

3.9 预浸银[2]

用HNO3调节pH 至规定范围。预浸银的时间不能过长，否则镀层过厚，影响镀层的结合力。

3.10 镀银

镀银阳极为纯银，阴、阳极面积之比为2.5∶1.0，选用双脉冲电镀电源。由于所需镀银层产品结构件较复杂，对镀银层性能要求高，要求镀层厚度在60 μm以上。选用硫代硫酸盐无氰镀银体系，其分散能力和覆盖能力好，可得到晶粒细致的银层。具体配方和工艺为：

阴极移动的速率为12 次/min，电镀时间依据厚度而定。施镀过程中电流应先逐渐升高，在初始的1 min内达到最高，随后逐渐降低。

4 镀层性能

4.1 外观

镀银层为银白色，结晶均匀、细致，表面无麻点、黑点。

4.2 结合力

采用热震法测定镀层结合力。将镀银工件在200°C保持1 h，取出后立即放入18°C 冷水中，镀层无脱皮、起泡现象，结合力合格。

5 结语

铝合金镀银工艺较复杂，工序较多，每一道工序都会影响镀层质量，在操作过程中，要严格按照工艺要求进行，对铝合金进行浸锌、电镀铜、电镀镍等一系列前处理，才能在铝合金表面获得合格的银镀层。此工艺技术已经过实践验证，镀液稳定，镀层性能达到使用要求。

[1]李华军,白光娥.铝合金无氰镀银工艺[J].电镀与环保,2012,32 (6):48-49.

[2]上海轻工业专科学校.电镀原理与工艺[M].上海:上海科学技术出版社,1978.