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鈹青銅零件電鍍銀前處理工藝改進(jìn)

鈹青銅零件電鍍銀前處理工藝改進(jìn)


分析了鈹青銅零件電鍍銀的難點(diǎn),對前處理工藝進(jìn)行了改進(jìn)。提出了以下較理想的工藝流程:超聲波清洗─電化學(xué)除油─鹽酸活化─堿煮─除膜─混酸腐蝕─化學(xué)拋光─鹽酸出光─氰化預(yù)鍍銅─預(yù)鍍銀─鍍銀─后處理(防銀變色)。采用該工藝后,解決了鈹青銅零件電鍍銀后鍍層結(jié)合力不好、容易變色的問題,保證了產(chǎn)品質(zhì)量。


  

    1·前言


    鈹青銅材料具有很好的加工成型性能,經(jīng)過熱處理加工,其硬度、強(qiáng)度、耐蝕性和抗疲勞性能可得到提高,具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,是一種綜合性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料,主要用作彈性元件和耐磨零件。零件表面通過鍍銀進(jìn)行表面改性,可提高裝配中的焊接性能和組件的導(dǎo)電性能[1]。筆者所在單位的鈹青銅(QBe2)零件很薄,厚度僅為0.1~0.2mm,邊緣有許多細(xì)齒,表面處理工藝為鍍銀3~5μm。QBe2中含鈹量為1.8%~2.1%,含鎳量為0.2%~0.5%,余量為銅元素。在鍍銀過程中易出現(xiàn)以下問題:零件表面腐蝕,尺寸變化大;鍍層出現(xiàn)小黑點(diǎn),影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量;鍍層與基體材料結(jié)合力差,鍍層起皮。造成上述問題的主要原因是材料本身含有大量的鈹及鎳元素,在熱處理過程中,表面產(chǎn)生了一層暗紅帶褐色的氧化膜(其主要成分為CuO、Cu2O、BeO、氧化鎳等);另外,零件表面有大量油污,若熱處理前清洗不干凈,則氧化嚴(yán)重,所形成的氧化膜比較致密,采用常規(guī)的電鍍前處理清洗工序很難去除。


    2·有針對性的工藝試驗(yàn)改進(jìn)


    電鍍銀的主要工藝及配方采用常規(guī)的光亮鍍銀工藝,試驗(yàn)的主要工作放在前處理以及電鍍過程中局部參數(shù)的改進(jìn)上。


    2.1 工藝流程試驗(yàn)改進(jìn)


    根據(jù)理論分析認(rèn)為,鍍層出現(xiàn)結(jié)合力差,起皮、起泡,鍍層有小黑點(diǎn)的問題,主要原因是:零件在加工前經(jīng)過熱處理淬火時(shí)效處理,表面產(chǎn)生一層致密的氧化皮,在后續(xù)機(jī)械加工過程中,出于防銹的需要,零件表面涂有一層厚厚的防銹油脂,在前處理過程中沒有去除干凈所致。


    2.1.1 常規(guī)的鍍銀工藝流程


    常規(guī)清洗─化學(xué)除油─強(qiáng)酸腐蝕─鉻酸鹽出光─鍍銀─后處理(防銀變色)。


    該工藝在加工中存在如下問題:零件表面容易在強(qiáng)酸中被腐蝕,出現(xiàn)尺寸超差,材料失去彈性,零件在存放以及裝配過程中比較容易變色。


    2.1.2 工藝改進(jìn)后的鍍銀工藝流程


    為了解決常規(guī)前處理中存在的問題,試驗(yàn)了多種處理方法,并對處理后鈹青銅零件的表面色澤、彈性、防腐性能、尺寸作了比較,得出以下工藝流程:超聲波清洗─電化學(xué)除油─鹽酸活化─堿煮─除膜─混酸腐蝕─化學(xué)拋光─鹽酸出光─氰化預(yù)鍍銅─預(yù)鍍銀─鍍銀─后處理(防銀變色)。


    2.1.3 工序說明


    2.1.3.1 超聲波清洗


    超聲波清洗介質(zhì)為西安康明超聲波儀器有限公司生產(chǎn)的XC-1型中性超聲波專用清洗劑,濃度為5%,溫度為40~50°C,超聲波頻率為25kHz。


    2.1.3.2 電化學(xué)除油


    其目的是進(jìn)一步去除干凈零件表面油污,工藝流程為:陰極除油3min+陽極電解反拔除油30s。電解除油工藝配方及操作條件如下:FM-3型弱堿性電解除油粉50g/L,溫度60~80°C,pH10.0~11.5。


    2.1.3.3 鹽酸活化


    采用30%的稀鹽酸溶液,在室溫下浸泡5~10s,目的是去除零件表面在除油過程中產(chǎn)生的氧化物薄膜,為后續(xù)加工活化表面。


    2.1.3.4 堿煮


    在含500~550g/L氫氧化鈉與200~250g/L亞硝酸鈉的溶液中堿煮20min,使零件表面因熱處理而產(chǎn)生的氧化皮松動。


    2.1.3.5 除膜


    采用10%的稀硫酸溶液,在室溫下浸泡5~10s,目的是除去零件表面氧化膜。


    2.1.3.6 混酸腐蝕


    采用鉻酸鹽與硫酸混合酸液除去零件表面的熱處理氧化皮。由于零件表面經(jīng)過了堿煮、除膜工序,零件表面氧化皮已松動,在混酸中很容易去除,露出均勻、新鮮的基體表面,提高鍍層的結(jié)合力。工藝配方及操作條件為:鉻酐80~100g/L,硫酸25~35g/L,無機(jī)添加劑1.5~2.0g/L,室溫,時(shí)間3~5s。


    2.1.3.7 化學(xué)拋光


    為了提高零件表面鍍層的致密性,采用鍍前化學(xué)拋光的方法,提高零件表面的光潔度。鈹青銅零件多為沖壓件,表面粗糙度Ra大于6.3μm,雖然滿足裝配的需求,但由于零件表面粗糙度較大,鍍銀后鍍層孔隙率大,容易變色。若采用機(jī)械拋光,零件容易變形。采用化學(xué)拋光則可以解決以上問題,表面粗糙度可達(dá)到Ra=1.6μm。化學(xué)拋光工藝的配方與參數(shù)為:硝酸200mL,磷酸500mL,有機(jī)酸300mL,室溫,時(shí)間0.5~1.0min。零件入槽前必須干燥。


    2.1.3.8 鹽酸出光


    采用30%的稀鹽酸溶液,在室溫下浸泡5~10s,為后續(xù)電鍍加工活化表面,提高零件基體金屬與鍍層的結(jié)合力。

 2.1.3.9 氰化預(yù)鍍銅


    在電鍍前采用氰化預(yù)鍍銅工藝,目的是在潔凈的零件表面上沉積一層結(jié)合力良好的銅層,保證銀鍍層與基體金屬良好的結(jié)合力。氰化預(yù)鍍銅配方及工藝條件如下:


 


    2.1.3.10 預(yù)鍍銀


    由于金屬銅比金屬銀活潑,當(dāng)零件進(jìn)入鍍銀槽后,基材表面會很快產(chǎn)生一層結(jié)合力非常差的置換銀層,導(dǎo)致鍍層起皮、起泡。在鍍銀前增加預(yù)鍍銀工序,可使電化學(xué)置換反應(yīng)的發(fā)生幾率大大降低,提高鍍層與基體金屬的結(jié)合力。預(yù)鍍銀工藝配方為:


 


    2.2 電鍍銀工藝參數(shù)及防銀變色的試驗(yàn)


    為了進(jìn)一步提高鍍層質(zhì)量,保證鍍層光亮細(xì)致,對工藝參數(shù)進(jìn)行細(xì)化,采用的鍍銀工藝參數(shù)為:電流密度0.5~1.0A/dm2,槽液溫度20~30°C。防銀變色工藝流程為:化學(xué)鈍化─電化學(xué)鈍化─浸涂DJB-823保護(hù)劑─干燥。


 


    采用陰極移動的方式攪拌,頻率15~25次/min,行程100~150mm。


    3·鍍層性能試驗(yàn)


    按照航標(biāo)HB5051-1993《銀鍍層質(zhì)量檢驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)對鍍層質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果如下:


    3.1 外觀


    由專職電鍍檢驗(yàn)員進(jìn)行檢驗(yàn),鍍層外觀光亮、均勻,完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求。


    3.2 結(jié)合力


    采用劃格法進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)時(shí)采用與零件相同材料、相同表面狀態(tài)且同槽電鍍的試片(規(guī)格為10mm×5mm×1.5mm),劃出5~6條互相垂直交錯的直線,間隙1mm,深達(dá)試片基體。然后用膠帶粘貼劃格處,用力撕下膠帶紙。觀察直線交叉處,鍍層無起皮、脫落現(xiàn)象.


    3.3 耐蝕性


    零件采用普通包裝,存放半年不變色;室內(nèi)大氣暴露試驗(yàn),半年基本不變色,一年后略微變黃。在1%的H2S氣體內(nèi),腐蝕試驗(yàn)24h,鍍層外觀無變化。


    3.4 電器性能


    測試零件表面接觸電阻,均為0.4?,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。


    3.5 焊接性能


    鍍層經(jīng)焊接裝配試驗(yàn),焊料的浸潤性達(dá)到裝配要求,焊接性能優(yōu)良。


    4·鈹青銅零件電鍍銀的注意事項(xiàng)


    要想提高鈹青銅電鍍加工質(zhì)量,還應(yīng)做好以下幾個(gè)方面的工作:


    (1)前處理要徹底,各工序間清洗要干凈,尤其不要將重金屬離子帶入鍍液之中,防止污染電鍍液。


    (2)堿煮后要立即浸入冷水中清洗,以利于酸洗去膜。


    (3)零件在工序間停留于空氣中的時(shí)間越短越好,以防止零件基體被氧化,影響鍍層結(jié)合力。


    (4)在裝掛中要根據(jù)零件的實(shí)際情況選擇合理的掛具,防止零件變形。


    (5)所選取的各種鍍液必須在合格范圍內(nèi),才能保證加工質(zhì)量;加工過程中必須合理地選擇工藝參數(shù)。


    (6)在熱溶液中電鍍的鈹青銅零件,先在熱水槽中進(jìn)行預(yù)熱處理,有利于提高鍍層結(jié)合力。


    5·應(yīng)用效果


    采用上述前處理工藝除去鈹青銅零件表面氧化膜以后,對鈹青銅的尺寸與彈性均無影響,電鍍質(zhì)量非常理想。多年的科研批產(chǎn)考核證明,該工藝成熟、質(zhì)量穩(wěn)定,鍍層性能經(jīng)檢測均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。



文章編輯:河南中整光飾機(jī)械有限公司  http://xgkr.net.cn 


 


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