铜及铜合金镀银前酸洗工艺解决措施

铜及铜合金镀银前酸洗工艺解决措施

王文喆刘琼琼

（河南平高电气股份有限公司河南平顶山467000）

摘要：在电力行业中铜及铜合金有着较广泛的应用，包括锰黄铜、紫铜以及铍青铜在内的铜及铜合金由于具备较好的导电性能，是生产高压开关等零部件的首选材料。为进一步提升材料的导电性能，通常需要对铜及铜合金进行镀银处理，为保障镀银效果，在镀银之前需要对零部件进行酸洗以清除表面杂质。传统酸洗工艺存在较多缺陷和问题。本文制备出了一种新型的环保型酸洗溶液，不但改善了现场操作环境，还缩短了酸洗时间，降低酸洗成本，具有较好的推广前景。

引言

铜及铜合金（包括锰黄铜、紫铜以及铍青铜合金）在电力行业中有着广泛的应用，比如大电流产品或者是高压开关中用到的导电零部件通常情况下均用铜及铜合金制造，之所以选用铜和铜合金，主要是因为该材料具备较好的导电性能[1]。为进一步提升材料的导电性能，需要对其进行镀银处理，该环节会对铜和铜合金的导电性能产生直接影响。为强化基体与镀银层之间的粘结力，提升镀银质量，在正式镀银之前需要针对零部件表面进行酸洗处理，以彻底去除表面氧化皮、油污及其它杂质。当前阶段工厂普遍采取的酸洗工艺流程如下：去油→水洗→(+)洗→水洗→洗→水洗[2]。进行酸洗时用到的、、全部都是强挥发性以及强腐蚀性溶液，因此整个生产过程必然会威胁到环境卫生，同时还会影响到工人的身体健康。所以如何优化改进铜及铜合金镀银前的酸洗工艺是该行业目前亟需解决的问题[3]。

虽然市场上面已经出现了所谓的环保型酸洗工艺技术，然而电力产品类型繁多、材质差异大以及结构复杂等诸多特点就决定了当前市场中的环保型酸洗工艺技术很难满足使用需求，无法适应大规模生产的要求。所以，亟需研发出新工艺以取代旧工艺，在确保酸洗质量的前提条件下使之达到环保要求，逐渐提升铜及铜合金镀银前的酸洗工艺技术。

1铜和铜合金镀银前酸洗溶液的制备

（1）材质和加工工艺的影响。就材质而言，紫铜为容易清洗金属，其内部包含的元素处理起来比较容易；而铍青铜以及锰黄铜为难清洗金属，其内部包含的合金元素具有相对较强的耐酸性。就加工工艺而言，弹簧触指零部件通常用铍青铜制作，加工过程中需要焊接处理，焊点位置耐腐蚀，同时由于弹簧每道间只有很小的缝隙，致使溶液流动不便，使得酸洗过程变得更加困难。铜及铜合金在机加工以及热处理时所用到的冷却液必须分开对待，分别采用不同的清洗方式进行清洗。另外一个影响酸洗效果的因素就是润滑方式，机加工时使用的润滑剂有很多种类，通常既包含有机成分，也包含无机成分，特别是包含有机成分的润滑液很难彻底清洗。

（2）酸洗溶液的制备。铜和铜合金镀银前酸洗溶液中包含的主要成分有4种，分别为硫酸、植酸、硝酸钠以及分散剂。其中硫酸的作用就是起到腐蚀效果，目的在于将零部件表面氧化皮彻底清除，溶液中的硫酸浓度越高则反应速度越快，工艺周期越短，但是过高的硫酸浓度会使得零部件出现过腐蚀问题，因此硫酸浓度并非越高越好，必须要适中；植酸的重要作用就是起到缓蚀效果，避免铜及铜合金在整个酸洗过程中出现过腐蚀问题；硝酸钠的重要作用就是起到光亮剂的效果，提升铜及铜合金酸洗之后的光亮程度；而分散剂的作用就是把溶液分散至零部件中结构较为复杂的部位，这样可以实现复杂零部件的全方位酸洗。

本文制备的酸洗液不容易出现挥发现象，同时在整个酸洗工艺流程中也不会出现酸雾，基本上没有环境污染问题，为酸洗过程营造了一个健康卫生的环境。针对铜及铜合金进行酸洗时具有较好的效果，清洁程度高且基本不出现过腐蚀问题，对于不同类型的铜及铜合金均能够适应。使得该环节的作业环境得到了改善，维护了工人的健康权益；酸洗液可以回收反复利用，与传统酸洗溶液相比使用周期显著提升，这样就使得酸洗成本显著下降，提升了经济效益，具有较好的应用前景。

2实验材料及方法

（1）实验材料。本文进行实验的对象为生产高压开关时用到的铜及铜合金，即锰黄铜、紫铜以及铍青铜合金。如表1所示3种铜及铜合金具体的化学元素组成成分。

3实验结果

（1）酸洗效果。本文在进行酸洗实验时慢慢延长酸洗时间，并及时记录并统计分析不同类型铜及铜合金在不同酸洗阶段的酸洗效果，如表3所示为统计分析结果。从表3中能够明显看出，本文选用的3中铜及铜合金零部件全部能够在30s内完成酸洗过程。当采用配方4进行酸洗时，由于硫酸在酸洗液中的浓度过高，使得酸洗液具备较强的腐蚀性，容易对零部件造成过腐蚀问题，此时如果延长酸洗时间到7分钟，可以观察到3种铜及铜合金零部件表面全部存在过腐蚀问题。实践经验表明电力开关产品绝大多数零部件通常都有着较为复杂的结构，这种情况下溶液很难获得有效分散，必然使得零部件很多位置酸洗起来比较困难，唯一的处理方法就是适当延长酸洗时间，如果此时使用的是配方4这样硫酸浓度较高的酸洗液就会导致复杂零部件局部部位出现过腐蚀问题，严重时导致整个零部件报废，所以为确保零部件产品的最终质量，酸洗液中硫酸浓度不宜过高，宜采用配方1作为最佳工艺推广。

（2）生产验证。综合上述实验结果，选用配方1来针对3种铜及铜合金进行酸洗实践。①在酸洗之前紫铜零部件有着较厚的表面氧化皮，局部位置颜色为黑色，很容易就可以将该零部件上面的氧化皮清除。只需要经过除油处理后在酸洗溶液中处理10~30s，实践表明酸洗效果显著，能够满足电镀技术需求；②在酸洗之前锰黄铜零部件有着较厚的表面氧化皮，局部位置颜色为黑色或者棕色，由于该合金中包含有抗腐蚀很强的Mn元素，因此合金抗腐蚀性能得到提升，经过酸洗液酸洗后可以完全清除零部件表面氧化皮，能够满足电镀技术需求；③本文用到的铍青铜零部件在成形之后还对其进行了热处理加工，因此该零部件表面存在较多且较厚的氧化皮，整个零部件表面全部呈现为黑色。铍青铜合金内部包含有大量的Be元素，该元素的加入在提升合金综合力学性能的同时也强化了其耐腐蚀性能，因此在对其进行酸洗时需要更长的酸洗时间。铍青铜零部件在经过本文制备的配方1酸洗后能够完全将表面氧化皮清除，能够满足电镀技术需求。

4结论

本文制备的酸洗液能够大大改善加工环境，维护现场人员的健康权益，具体组成成分包括硫酸(21.5%)、植酸(15.5%)、硝酸钠(10%)以及分散剂(1.5%)。与传统铜及铜合金镀银前酸洗工艺相比较而言，本文提出的酸洗溶液在确保酸洗质量的前提条件下还使得酸洗流程简单化。此外，本文制备的环保型酸洗剂还可以大大降低酸洗液本身的制造成本，缩短酸洗时间，可以在很大程度上提升生产效率，具有较好的推广应用前景。

参考文献：

[1]葛丽珍.铜及铜合金加工材料在国民经济中的应用[J].科技与创新,2016(4):28.

[2]江胜波,李宾.专用型铜及其合金电镀前酸洗工艺[J].电镀与精饰,2016,38(9):36-39.

[3]李宝增,李四清,张楠楠,等.铜及铜合金镀银前酸洗工艺改进[J].电镀与精饰,2015,37(11):27-30.

作者简介：王文喆，（1989——），女，初级工程师，大学本科，目前从事电镀技术管理。