ENCEVol.17Mar.2003银铜合金的电解抛光工艺探索童建华(上海工程技术大学材料工程学院,上海200336)摘要:对银铜合金电解抛光的工艺参数和抛光液组分进行了系列实验,并通过进行人工汗渍试、湿热试验、光敏试验来验证合金的抗变色的能力工艺参数中图分类号TG115.444X(2003),,,China).ed.r银铜合金是用于眼镜架、首饰及工艺品的焊接钎料,该材料目前仍大部分依赖进口。

现在国内该产品在成型工艺方面已经完成但是表面质量不及国外同类产品。主要是产品的表面光亮度和防变色能力与国外同类产品相比仍有较大的差距。进口银铜钎料的表面涂镀了一层极薄的抗氧化的合金面能在较长时间内保持光亮不变色。从而也使进口钎料的工艺复杂,成本提高。我们认为钎料只是一种焊接材料,它并不保证产品最终的外观表面,本文研究的银铜合金需要的是在生产、存放、运输和使用时保持光亮不变色,并具有良好的焊接性能和可涂镀性。前期试验的化学抛光方法虽然工艺简便,价格低廉但合金表面的光亮度与进口的材料相比仍有较大的差距,为此进行了电解抛光的工艺试验。电解抛光相比化学抛光,具有抛光的质量明显提高,重复性好,操作简单等优点,但成本略有提高09基金项日上海工程技术大学科研基金资助项目(E311)作者简介,浙江慈溪人,实验师.研究方向:材料金相分析.58(7010试样的原始态为轧制态,基本成分为银实验的工艺流程化学除油电解抛光脱膜处理清洗烘干抛光质量的评定根据抛光后表面的光亮度、有无发黑发红或花斑、麻点等情况,通过目测,综合评分。采用五级评判的标准如下———非常光亮,有镜面效果———比较光亮,表面均匀,没有花斑———无光泽,局部有花斑———颜色发暗,和原来相比变化不大———颜色发黑,深度腐蚀合金抗变色实验对抛光好的样品进行湿热试验、汗渍试验和光敏试验,以检验材料的耐蚀性能化学除油经试验,化学除油以试样在70碱性水溶液中保持15min为。

可基本去除材料在成型时所沾的油污,使试样表面清洁均匀电解抛光试验电解抛光是金属阳极溶解的独特过程,在一定的阳极电位下,阳极金属表面发生了溶解,阳极产物逐渐聚集并开始脱落,气体大量溢出,离子的扩散速度和金属的溶解速度达到了平衡,使试样得以抛光试验筛选出电解抛光的原液,基本成分为磷酸酒精通过试验可得到的成分配比。见图乙醇加入量对光亮度的影响tness脱膜工艺试验结果y由于磷酸的粘度较大,加入乙醇可稀释磷酸的粘度,使溶液中气体的析出和离子运动变得更为容易由于电解液选用的H3PO4是中等强度无机三元酸,对大部分金属化学腐蚀性弱,而且与金属生成钝化膜的能力强。特别突出的优点是残留在零件表面的少量溶液,能够变为不溶性磷酸盐保护膜。根据磷酸的特性和实验的结果,选用磷酸和乙醇为在电解抛光过程中,除了电解液的确定外,还需对电压的控制、溶液的温度、搅拌的作用、时间的掌握以及添加剂的作用等一系列工艺进行试验,其结果证明其中电压的稳定控制尤为重要,一般为:银铜合金的电解抛光工艺探索59的波动对抛光效果的影响较大。而溶液的温度范围较广5～35都能顺利进行有效的抛光。

时间的适当延长和搅拌作用都有利于抛光的效果,而添加剂的作用不明显脱膜工艺的试验当把试样提出溶液后,残留的溶液与空气接触对试样继续起着腐蚀氧化作用,生成的氧化膜逐渐变内立刻由亮白色变成蓝色,继而变成棕色直至发黑。所以试样提出溶液后必须立即进入脱膜液,以防止氧化膜的生成和增厚。选择了硫酸水溶液、氨水水溶液和热水进行了脱膜试验,结果见图。从实验结果可知,热水的去膜能力,即在试样提出溶液15后仍能脱膜至非常光亮,且水温越高脱膜越人工汗渍试验。人工汗渍试验是模仿大气环境中银铜合金钎料与人体接触的抗腐蚀情况。采用三种试验方式:即将试样全浸入、半浸入和间歇浸入人工汗液中。用恒温水槽保持在40,连续240(间歇浸入是每天将样品浸入汗渍两次,其余时间放置在40空气中)。结果是全浸的试样好于半浸的试湿热试验。模仿在大气温度40以及湿度接99%的湿热环境里,材料抗变色的能力。利用小型干燥,底部盛水,上面搁置样品架并保持密封40的恒温箱中放置240光敏试验。是让材料接受紫外光线的照射,并采用四种试验条件连续照射168光敏试验结果Tab.试样敞开在空气中直接照射变色试样敞开在空气中遮光照射基本不变色试样在密闭容器中接受照射基本不变色试样在密闭容器中遮光照射不变色影响材料表面光亮度的原因对于所研究的银铜钎料而言,材料表面粗糙或者表面不光亮的原因主要有三个是在生产过程中接触到生产设备的机械油污;第二是氧化层,这主要是材料在生产、运输、存放和使用时接触空气中的有害气体或紫外线等产生的;第三是在生产或运输过程中与粗糙的生产或运输设备表面摩擦而产生的表面划痕在上述三方面中,材料表面氧化层是影响表面光亮度的最主要的原因。

形成的氧化层厚薄及颜色主要与大气接触时间的长短相关而且还与光照有关。合金中的银对大气中存在的微量硫化氢气体特别敏而变色。而空气中存在的二氧化硫能加速银层变色。另外银在光照下也易与外界电解抛光的作用在电解抛光过程中,由于电解抛光使材料的表面产生了微观的溶解,使影响光亮度的氧化层得以清除。另外,金属微观表面形成的稠性粘膜使表面微观凸出部分的溶解速度略大于微观凹陷部分,因此降低了零件的表面显微粗糙度,使零件表面比较光亮和平滑用除油剂能基本消除样品上残留的油污,经电解抛光后 ,试样表面的氧化层消除 ,呈亮白色 电解抛光前后的照片(两张照片的拍摄及冲印条件相同) 银铜钎料抛光前的表面质量对抛光效果的影响材料抛光前的表面质量对抛光效果有很大的影响 ,这种影响体现在两方面 。一方面是变形度的影响 这主要是钎料在轧制过程中,中心和边缘的变形度不同 ,边缘的变形度大于中心处 ,则该处晶格畸变能越 ,位错的密度也越大,这使晶体处于高的能量状态下 ,所以该处金属易于与周围介质发生化学反应 ,导致 抗蚀性能下降 ,因而在带状边缘产生的氧化膜较厚 。另一方面对于原本表面氧化膜较薄而均匀的试样 如带状钎料绕在轴心部分),抛光时间就比较短 ,而表面氧化膜不均匀 ,黑厚膜层较多的试样 (比如带状钎 60 料绕在轴缘部分)抛光时间就比较长 ,因为这两部分材料接触空气的条件是不一样的 除油后未抛光的试样Fi 汗渍试验、湿热试验和光敏试验的结果分析 除油并抛光的试样Fi 汗渍试验显示全浸汗液的试样好于半浸的试样 ,半浸的试样又好于间歇浸入的试样 。

这是因为全浸 试样处在与氧 (空气) 隔绝的状态 ,腐蚀速度将被减缓 ,在间歇浸试验中 ,间歇浸的状态为汗液提供了加速 腐蚀的条件 ,因为在大部分暴露的时间中 ,试样表面保持着几乎为氧所饱和的溶液薄膜 。而且在干湿交替 过程中 ,由于水分蒸发使得溶液中的腐蚀性组分浓缩 ,从而加速了金属腐蚀 。而在半浸试验中 ,液气相交 界处及靠气相的那段的腐蚀严重 ,因为液气相交界处形成了水线 ,此水线由于长期保持在金属表面的 同一位置而造成严重的局部腐蚀破坏 ,形成了浓差电池 。试样中靠气相的部分 ,氧容易到达 ,作为阴极 紧靠液面下的部分是阳极,它们之间由于氧浓差电池引起了腐蚀 ,即“水线腐蚀”。 湿热试验试样是在没有直接接触汗液又在密闭与大气没有对流的情况下进行的 ,故变色轻微也理所 当然 电解抛光能清除材料表面氧化膜及大部分划痕,抛光后的材料表面光亮度基本达到国外产品 北京:中国计量出版社 ,1996 北京:化学工业出版社 ,1994 表面技术,2001 表面技术,1998 ,27 ,郑兴华.金属电化学抛光工艺研究[J 机械工艺师,1998 中国腐蚀与防护协会.腐蚀试验方法与防腐蚀检测技术[ 北京:化学工业出版社 1996 中国腐蚀与防护协会.有色金属的耐腐蚀性及其应用[ 北京:化学工业出版社 ,1999