成映星*，付明，熊俊良，王錫義

（中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009）

金由于具有惰性，與各種酸、堿幾乎都不發(fā)生作用，耐腐蝕性強，其接觸電阻較低，導電性優(yōu)，易焊接，耐磨性好，在高科技領(lǐng)域作為電子可靠性保證有重要的應用價值。航空和航天領(lǐng)域中許多安全要求高的電子產(chǎn)品(如印制板、連接器和接插件等)都鍍金。

鍍金零件以銅基體居多。為提高金的功能性，防止銅–金相互擴散和日后銅穿透出來泛在金鍍層外表面并在該處造成變色和形成高電阻的膜[1]，銅件鍍金往往要求有一層介于其間的鎳阻擋層。問題常出自鍍金前的清理和鍍金液的控制。本文對一起鍍金層脫落事故進行了跟蹤，排查各工步和分析原因，及時、有效地解決了該問題。

1 故障描述

筆者所在研究院一直采用酸性耐磨鍍金工藝，所得鍍層表面均勻、光亮、平滑，孔隙率低，硬度高(120～190 HV)，耐磨，可焊性好，印制板插頭鍍金的插拔次數(shù)可達1 000次之多。銅及銅合金鍍金的簡要工藝流程為：上掛─除油─水洗─活化─水洗─鍍鎳─水洗─鍍金。2013年3月，按流程對一種黃銅零件鍍金時，發(fā)生了金鍍層起皮、脫落的事故。用放大鏡觀察，發(fā)現(xiàn)只有金層脫落，而鎳層還完整地附著在基體表面。

2 原因分析

根據(jù)金層脫落現(xiàn)象，主要是由于鎳層與金層的結(jié)合力不好。結(jié)合現(xiàn)場各工步、工藝參數(shù)的維護和經(jīng)驗，可能的原因主要有4個：

(1) 鍍鎳槽液帶有油污或有機物等雜質(zhì)，或零件鍍鎳后用手觸摸，導致鎳層表面被污染。

(2) 鎳層在空氣中停留的時間過長，被鈍化。

(3) 工藝參數(shù)不合適。槽液溫度過高，電流密度太大和主鹽濃度過高等因素均會使反應速率過快，生成的鍍層疏松、粗糙，易脫落。但在操作過程中，所述因素都符合要求，因此被排除。

(4) 鍍鎳后清洗不干凈，零件入槽時帶有微量的Ni2+。如果鍍金液pH升高，Ni2+水解生成氫氧化鎳等堿式鹽附在鍍件表面，也會使鍍層結(jié)合力不牢[2]。

3 試驗

針對上述原因，進行了下述工藝試驗。

3.1 更換鍍鎳槽液

清洗干凈鍍槽后，根據(jù)工藝規(guī)范配制新的槽液。按原工藝流程加工完后參照HB 5052–1977《金鍍層質(zhì)量檢驗》中的加熱法測試結(jié)合力，結(jié)果鍍層仍起皮。故排除鍍鎳槽液是引起鍍層起皮、脫落的原因。

3.2 增加活化工步

在原工藝流程上增加 1道活化工步，即工藝流程為“上掛─除油─水洗─活化─水洗─鍍鎳─水洗─活化─水洗─鍍金”。零件鍍鎳完水洗后立即活化。加工完畢測試結(jié)合力，鍍層仍起皮。

3.3 調(diào)整鍍金液pH和增加水洗

用檸檬酸鹽和檸檬酸將鍍金槽液pH調(diào)整至4.2～4.5，同時，零件入鍍金槽前增加1道水洗工步，即按照工藝流程“上掛─除油─水洗─活化─水洗─鍍鎳─水洗─活化─水洗─水洗─鍍金”進行加工。結(jié)束后測試結(jié)合力，鍍層完好，無起皮或脫落現(xiàn)象。

通過試驗可知導致這次質(zhì)量事故主要有2個原因：

(1) 鎳層被鈍化；

(2) 鍍鎳后將Ni2+帶入了pH偏高的鍍金液。

因此，改進了工藝參數(shù)和流程，調(diào)整鍍金液的pH至4.2～4.5，流程如上所示。加工后測試結(jié)合力，鍍層無起皮、脫落現(xiàn)象，結(jié)合力好。

4 結(jié)語

這一起金鍍層起皮質(zhì)量事故的原因主要是鎳層在空氣中停留的時間太長而被鈍化，以及零件鍍鎳后清洗不干凈，帶入鍍金液中的 Ni2+水解后的產(chǎn)物附著在鎳層上，造成鎳層和金層結(jié)合力差。相應的對策如下：

(1) 調(diào)整鍍金液的pH為4.2～4.5，并嚴格控制。

(2) 在鍍鎳后增加1道活化和清洗工序。

(3) 增加檢測方法。每批零件都按HB 5052–1977的加熱法測試結(jié)合力。

通過改進，金鍍層的結(jié)合力得到了極大的提高，產(chǎn)品合格率達到了 100%，至今再未出現(xiàn)這類質(zhì)量事故。

[1]劉仁志.鍍金與無氰鍍金應用述評[J].電鍍與精飾, 2013, 35 (5):23-26.

[2]奚兵.裝飾性鍍層起皮原因[J].電鍍與環(huán)保, 2011, 31 (4): 42-43.