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低氰电镀光亮22K金工艺研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-19  浏览次数:1254
核心提示:摘要:研究了一种低氰电镀光亮22K金工艺。探讨了工艺流程、工艺配方、操作条件、镀液中各组分的影响及镀液的维护。该工艺镀液稳定

摘要:研究了一种低氰电镀光亮22K金工艺。探讨了工艺流程、工艺配方、操作条件、镀液中各组分的影响及镀液的维护。该工艺镀液稳定、分散能力及深镀能力好,镀层光亮,颜色鲜艳,金含量符合22K标准,适合做装饰品镀层。

1前言

由于金具有瑰丽的色泽及良好的导电性、低的接触电阻、良好的稳定性以及高抗蚀性能而广泛应用于首饰、工艺品以及电子元器件等部门中。近几十年来,装饰性镀金得到迅速发展。纯金镀层的硬度低、耐磨性较差,加之金的昂贵价格,难以满足装饰、电子、航空等特殊领域对材料表面的性能要求,应用受到一定的限制,所以电镀金合金应运而生。电镀金合金不但能获得多种光泽以满足人们对装饰外观的需要,而且还能提高镀层的硬度、耐磨性、可焊性等。

多种物理、机械性能,愈来愈受人们的关注驯。金合金中的金含量常用金位数“K”来表示,24K是纯金。比24K金位数低的即为金合金,常见的金合金有14K、18K、20K、22K等。其中22K的金含量在87.6%~95.8%之间¨。电镀22K金可保持金原有的光泽,同时添加了其它元素,提高了镀层的物理、机械性能。因此,电镀22K金既可以满足装饰性的要求,又能提高材料表面的物理、机械性能,也节约了黄金,具有明显的经济效益和广阔的发展前景。电镀纯金已有成熟的低(无)氰镀液…J,但是对于光亮电镀金合金,常用的镀液为高氰镀液,氰化物剧毒,对工人操作环境和电镀废水处理要求较高。紫铜和银具有优异的物理和机械性能,故常用于制造工艺装饰品或纪念币(章),但是紫铜和银在大气中易变色¨,因此本文研究了以紫铜和银为基体的低氰电镀光亮22K金工艺。

2工艺流程

电镀试样的基体分别为紫铜(99.9%,江苏环胜铜业有限公司)和银(99.99%,河北省安平县诚成金属网厂)。

紫铜的工艺流程:紫铜试样→化学除油→热水洗→冷水洗→机械抛光→冷水洗→超声波除油→冷水洗→阴极活化→施镀→镀层→水洗回收→再水洗回收→热水洗_5%醋酸浸洗→冷水洗→热水洗→烘干。

银的工艺流程:银试样→机械抛光→冷水洗→超声波除油→冷水洗→阴极活化→施镀→镀层→水洗回收→再水洗回收→热水洗_5%醋酸浸洗→冷水洗→热水洗→烘干。

3工艺配方及操作条件

氰化金钾5~10g/L

氰化亚铜8~14g/L

游离氰化钾1~2g/L

亚硫酸钠8~20g/L

磷酸二氢钾3~5g/L

磷酸2~4mI/L

甘油0.2~0.3mI/L

光亮剂适量

pH7~7.5

60~70℃

JK0.1~0.2A/dm

阳极材料不锈钢

搅拌机械搅拌

4 镀液各组分的作用

4.1氰化金钾

氰化金钾是主盐,在镀液中以阴络离子[Au(CN)]一的形式存在。当其含量升高时,可增加容许阴极电流密度,提高阴极电流效率,但镀液分散能力下降¨。适宜的浓度是6~8g/L。

4.2氰化亚铜

氰化亚铜是主盐,能溶于氰化钾溶液中,在镀液中以阴络离子[Cu(CN)]一、[Cu(CN),]和[Cu(CN)]的形式存在。其中[Cu(CN)]是最稳定的,[Cu(CN)]一是主要存在形式1。当其含量升高时,镀层颜色发红,容许阴极电流密度降低。试验表明,当其浓度低于8g/L或高于l4g/L时,就不易达到22K金标准。

4.3游离氰化钾

氰化钾是金和铜的主络合剂,能与Au和Cu形成稳定的络合物,可以提高镀液性能,使镀层均匀,结晶细致光亮。当游离氰化钾含量升高时,[Cu(CN)]不会转化成[Cu(CN)],使铜的析出电位更负,从而使镀层中铜含量下降。试验表明,当游离氰化钾含量超过5g/L后,就不易达到22K金标准。

4.4亚硫酸钠

亚硫酸钠是金的辅助络合剂,实验表明,其浓度在8~20g/L内既可使镀液稳定,提高镀液的分散能力和导电性,又可降低镀液的毒性和环境危害性。

4.5磷酸二氢钾

磷酸二氢钾是pH缓冲剂,不仅可以使镀液的pH维持在7~7.5的范围内,增加镀液的导电性,还可使色泽更鲜艳,扩大色泽的最佳范围。

4.6磷酸

磷酸主要是和磷酸二氢钾一起调节镀液的pH,增加镀液的导电性,具体用量以调节pH到合适范围为准。

4.7甘油

甘油是镀液的稳定剂,能够阻滞亚硫酸盐在高温下氧化成硫酸盐,使镀液稳定,延长镀液的使用寿命,浓度在0.3mI/L以内。

4.8光亮剂

本工艺的光亮剂是可溶性锑盐和聚醇类的混合物。锑盐的作用是锑作为微量合金元素沉积到镀层中改变了镀层结构而增加了镀层的光亮度,同时也增加了镀层的硬度,浓度控制在1g/L以内。聚醇类的吸附作用改变了电极与溶液的界面性质,有效地增加与调节了阴极极化l,浓度控制在0.1g/L以内。在它们的共同作用和影响下,可以使镀层产生全光亮的效果。

5 镀液的维护

(1)定期分析镀液中的金和铜的含量,及时补充金盐和铜盐。

(2)每次施镀前用酸度计测量镀液的pH,并用磷酸和磷酸二氢钾调节pH到合适范围内。

(3)光亮剂坚持少加、勤加的原则。

(4)阴极电流密度升高时,镀层中金含量降低;温度升高时,镀层中金含量升高,容许电流密度范围变宽,沉积速度加快。为了达到22K金的标准,就要适当调整阴极电流密度和温度。

(5)如果镀液混浊,应该及时过滤,保持镀液的清洁。

(6)镀液中应该及时添加去离子水,保持电解质浓度的稳定。

6 镀液性能分析

6.1稳定性

镀液在使用(包括施镀和补充原料)的2个月期间,未发生混浊、变色现象,说明镀液稳定性很好。

6.2分散能力

镀液分散能力采用矩形槽法。远阴极和近阴极与阳极的距离比为2:1,温度为60℃,阴极电流密度为0.2A/dm,时间为0.5h,测得分散能力为71.3%,这说明镀液分散能力良好。

6.3深镀能力

镀液的深镀能力采用内孑L法:铜管尺寸10mm×50mm,一端封闭。另一端距阳极50mm,温度为60℃,阴极电流密度为0.2A/dm,时间为0.5h,测得深镀能力为4,这说明镀液深镀能力良好。

7 镀层性能分析

7.1镀层外观

根据目测光亮经验评定法的分级参考标准¨,本工艺镀层呈光亮的金黄色,细腻均匀,符合二级(光亮)。用6801型分光色彩精灵45/0光泽(Spectroguide45/0gloss,德国BYK-Gardner公司)进行测量,测量数据如表1所示。由测量结果可看出,镀层的颜色和光泽很好。

镀层的颜色和光泽

7.2镀层耐蚀性

根据硝酸试验¨,镀层在光学显微镜下观察,镀层没有明显变化,表面没有腐蚀产物。

7.3镀层结合力

根据热震试验¨,镀层没有起泡或分离的迹象,说明镀层的结合力很好。

7.4镀层厚度

根据金相显微镜法,测得镀层厚度为1.0m。实际厚度可以通过施镀时间来控制。

7.5镀层金含量分析

随机选取试样用XRF一1700X型x一射线荧光光谱仪(日本岛津公司生产)测得镀层中金含量的结果如表2所示。结果表明,表面镀层中金含量在89.438%-95.831%范围,达到22K金标准。

低氰电镀光亮22K金工艺 镀层含金量

8结论

研制的低氰电镀光亮22K金工艺的镀液稳定,分散能力和深镀能力好,使用亚硫酸盐作为辅助络合剂,降低了镀液的毒性和环境危害性。22K金镀层光亮、鲜艳、细致、结合力好,节约了黄金,适合做铜基和银基的装饰品镀层。

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