鍍金層外觀華貴而典雅，并具有優異的導電性和耐蝕性，因此不僅可用于精飾加工，又可應用于電子工業領域[1]。含少量鈷的鍍金層色澤高于23K，廣泛用作高端裝飾品的鍍層。鋅合金壓鑄件鍍金的傳統工藝環節一般依次為氰化物鍍銅、焦磷酸鹽鍍銅、鍍酸銅、鍍光亮鎳和鍍金。然而，氰化物存在高污染性和高風險性，已被國家發改委頒布的《產業結構調整指導目錄(2011年本)》列為禁止使用的物質。研究發現，采用現有的二價銅無氰鍍銅工藝在鋅合金或鋼鐵表面直接鍍銅時，存在鍍層結合力不高的問題，這也是該技術發展的瓶頸[2-3]。

筆者前期已開發出聚合硫氰酸鹽鍍銅工藝[4-6]，后又在此基礎上經過系列研究開發了聚合硫氰酸鹽鍍銅鋅合金工藝[7-12]。該無氰鍍銅鋅合金工藝以聚合硫氰酸鈉作為配位劑，聚合硫氰酸亞銅和聚合硫氰酸鋅作為主鹽配制鍍液，其工藝特征與傳統氰化物鍍銅鋅合金工藝相當，鍍層性能優于聚合硫氰酸鹽鍍銅層，有望取代氰化物鍍銅工藝。

傳統工藝通常在光亮鎳鍍層上鍍金，可獲得較為理想的外觀效果[13-14]。但由于光亮鎳鍍層的耐蝕性不高，在鹽霧試驗中往往首先發生腐蝕，這種鍍層結構并不能充分發揮出鍍金層的高耐蝕性。

電鍍鎳錫合金具有烏亮銀白色的外觀和優異的耐蝕性，深受人們青睞，近年得到了不斷的改善和發展。鎳錫合金鍍層可作為裝飾性鍍層，通常用于代替傳統的鍍鉻層。在光亮鍍鎳層上鍍鎳錫合金可制備很薄的鍍層，并且與底層金屬結合良好，且鍍層韌性高，經彎曲不脫落、起皮或開裂。然而，鎳錫合金鍍層本身具有一定的脆性，因而不適合制備較厚的鍍層[15]。此外，鎳錫合金鍍層表面容易鈍化，通常用作面鍍層，而不宜用作中間鍍層。倘若能夠解決在鎳錫合金鍍層上鍍金的結合力問題，將有望顯著提高整體鍍層的耐蝕性。

這對上述問題，筆者所在公司開發了AUORO8706鍍沖擊金工藝，該工藝能都沉積出20K~24K的鍍金層，適用于裝飾性薄金電鍍。鍍沖擊金與業界熟知的鍍沖擊鎳相似，適用于在容易鈍化的金屬及鍍層表面電鍍�；�于此，結合電位活化理論與實驗研究[16-18]，進一步開發了在高防腐鎳錫合金鍍層上鍍沖擊金的新工藝，為在易鈍化表面實現高性能鍍金提供了可行的技術路徑，對推動無氰電鍍工藝在高端裝飾性鍍層中的應用具有積極意義。

1、工藝流程

在鋅合金壓鑄件基體上制備高耐蝕性鍍金層，工藝流程為：化學除蠟→水洗→超聲波除蠟→水洗→超聲波除油→水洗→活化→水洗→無氰鍍銅鋅合金→水洗→焦磷酸鹽鍍銅→水洗→鍍酸銅→水洗→鍍光亮鎳→水洗→鍍高防腐鎳錫合金→水洗→鍍沖擊金→水洗→烘干。

1.1前處理

1)除蠟：超邦化工BIOWAS102強力除油粉60~75g/L，溫度15~80°C，溫和空氣攪拌，時間4~10min。

2)除油：超邦化工BIOWAS103強力除油粉60~75g/L，溫度40~80°C，超聲波頻率20~30kHz，時間4~10min。

3)活化：超邦化工GP-2活化酸鹽8~15g/L，室溫，時間1~2min。

1.2無氰鍍銅鋅合金

采用聚合硫氰酸鹽體系鍍液[7]，鍍層厚度為4~7μm。配方和工藝條件為：銅鹽18~24g/L，鋅鹽 9~13g/L，聚合硫氰酸鈉(作為配位劑)130~170g/L，光亮劑8~12mL/L，溫度35~55°C，pH 10~12，陰極電流密度0.5~1.5A/dm2，陰極移動速率3~5m/min，陽極(Cu質量分數為68%的黃銅板)移動速率3~5m/min，陽極與陰極面積比>2∶1。

1.3焦磷酸鹽鍍銅

采用超邦化工的PC-1289焦磷酸鹽鍍銅工藝，鍍層厚度為5~10μm。配方和工藝條件為：焦磷酸銅70~90g/L，焦磷酸鉀240~270g/L，氨水2.5~4.5mL/L，PC-1289添加劑1.5~3mL/L，溫度50~ 58°C，pH8.6~9.0，陰極電流密度2~5A/dm2，空氣攪拌。

1.4鍍酸銅

采用超邦化工的M-4000酸性鍍銅工藝，鍍層厚度為6~18μm。配方和工藝條件為：五水合硫酸銅170~220g/L，硫酸50~80g/L，氯離子30~100mg/L，M-4000MU開缸劑5~10mL/L，M-4000A光亮劑0.2~0.8mL/L，M-4000B光亮劑0.2~1.0mL/L，溫度18~35°C，陰極電流密度2~8A/dm2，陽極電流密度0.5~3A/dm2，連續過濾加空氣攪拌。

1.5鍍光亮鎳

采用超邦化工的NINFEA8002高填平光亮鎳電鍍工藝，鍍層厚度為5~10μm。配方和工藝條件為：六水合硫酸鎳240~300g/L，六水合氯化鎳45~70g/L，硼酸37~45g/L，NINFEA8002主光劑0.6~1.0mL/L，NINFEASC-263柔軟劑8~15mL/L，NINFEAAS-250輔助劑1~4mL/L，NINFEANI-35濕潤劑0.2~1.0mL/L，pH4.0~4.6，溫度55~65°C，陰極電流密度2~6A/dm2，陽極電流密度1~3A/dm2，循環過濾5~8次/h，均勻空氣攪拌。

1.6鍍高防腐鎳錫合金

用超邦化工的YF-737鍍高防腐鎳錫合金工藝，鍍層厚度為2~4μm。鍍液配方和工藝條件為：六水合氯化鎳145~175g/L，YF-737A添加劑480~550mL/L，YF-737B添加劑35~55mL/L，pH3.5~4.5，溫度60~68°C，陰極電流密度0.5~1.5A/dm2，陽極電流密度0.5~1.5A/dm2，陰極移動速率3~ 7m/min。

1.7鍍沖擊金

采用超邦化工的AUORO8706鍍沖擊金工藝，鍍層厚度為0.03~0.12μm。將AUORO8706MUP開缸劑原液加入鍍槽中，再加氯金酸鈉1.6~4.0g/L，調節pH到0.6~0.8，然后在溫度42~48°C、陰極 電流密度1.5~2A/dm2和陰極移動速率4~7m/min的條件下鍍沖擊金。 1.8烘干在70~85°C下烘烤20~30min。

2、工藝探討

2.1聚合硫氰酸鹽鍍Cu–Zn合金工藝

眾所周知，Cu–Zn合金鍍層的耐蝕性優于Cu鍍層，且銅鋅合金的價格明顯低于金屬銅，因此銅鋅合金電鍍工藝的性價比高于氰化物鍍銅工藝。與氰化鈉相比，聚合硫氰酸鈉對陽極金屬的溶解能力較弱，電鍍過程中陽極表面易發生鈍化，陽極鈍化后，聚合硫氰酸鈉會被陽極氧化而失去配位能力。本工藝采用含銅68%的黃銅板作為陽極，陽極與陰極的面積比大于2︰1，并且通過陽極移動促進陽極溶解。

因此，本工藝鍍液穩定性好，操作和維護簡便。

2.2鍍層結構設計

2.2.1電鍍Cu–Zn/Cu

本工藝采用聚合硫氰酸鹽鍍銅鋅合金工藝制備底鍍層，用其代替氰化物預鍍銅工藝可以改善鍍層質量并降低電鍍成本。

聚合硫氰酸鹽鍍Cu–Zn合金溶液具備較高的深度能力，能夠解決鋅合金壓鑄件表面的封孔問題，但沉積速度較慢。參照氰化物預鍍銅后再焦磷酸鹽鍍銅的傳統工藝，本工藝在聚合硫氰酸鹽預鍍Cu–Zn合金后再進行焦磷酸鹽鍍銅，以提高生產效率。

2.2.2電鍍Ni/Ni–Sn/Au

在光亮鍍鎳層上鍍裝飾性金時，由于金的價格昂貴，因此金層一般很薄，通常僅1μm左右。這類裝飾性鍍金件在鹽霧試驗中表現出的主要問題是：鍍金層下方的鍍鎳層首先發生腐蝕，導致鍍件出現銹蝕。因此，盡管鍍金層耐蝕性極高，但一般裝飾性鍍金層并不能有效保護鍍件不受腐蝕。也就是說，在光亮鍍鎳層上直接鍍裝飾性Au鍍層不能充分發揮鍍金層應有的高耐蝕性。業界對該問題已有所認識，并嘗試在光亮鍍鎳層與鍍金層之間增加一層Ni–P合金，但對耐蝕性的改善效果有限。

Ni–Sn合金鍍層的耐蝕性遠遠高于光亮Ni，在光亮Ni上鍍Ni–Sn合金可顯著提升體系的耐蝕性。 然而，Ni–Sn合金易鈍化，將其用作中間層存在界面結合力差的問題，因此目前尚無在Ni–Sn合金上鍍 金或其他金屬的應用案例。

電位活化理論認為，電鍍初期金屬表面氧化膜能否在負電位作用下還原成基體金屬，是決定鍍層結合力的關鍵。若鍍前氧化膜被充分還原，則鍍層與基體能形成良好結合。反之，若氧化膜未被去除，殘留的氧化膜就夾在基體與鍍層之間，使鍍層結合力下降，導致鍍層起泡甚至脫落。

較高的陰極極化作用會使金屬的沉積電位顯著正移，從而促進基體表面氧化膜的還原，同時較低的沉積速率為氧化膜還原提供了充分的時間。這兩方面的作用能夠確保氧化膜在形成鍍層前充分還原，從而實現鍍層與基體的牢固結合。

鍍沖擊金工藝具有較高的陰極極化作用，且金離子的沉積速率較低，具備在易鈍化金屬表面施鍍且保障鍍層結合力的基本條件。因此在Ni–Sn合金鍍層表面鍍沖擊金能夠實現鍍層之間的良好結合。

總體而言，Ni–Sn合金鍍層的耐蝕性優異，在其上鍍薄金時整體的耐蝕性可超越鍍光亮鎳后直接鍍金的鍍層結構。

3、鍍層性能

3.1結合力

依據GB/T5270–2005《金屬基體上的金屬覆蓋層電沉積和化學沉積層附著強度試驗方法評述》通過熱沖擊試驗檢測鍍層結合力。將樣件在150°C下加熱60min后立即放入室溫的水中冷卻，未發現鍍層起泡和脫落，滿足標準要求。說明本工藝制備的鍍層具有良好的結合力。

3.2耐蝕性

依據GB/T10125–2021《人造氣氛腐蝕試驗鹽霧試驗》，對不同樣件進行中性鹽霧試驗，結果列于表1。從中可見，采用本工藝制備的樣件1在經歷240h中性鹽霧試驗后無灰白色腐蝕物生成，比光亮Ni鍍層上直接鍍沖擊金的樣件2晚144h腐蝕，耐腐蝕性能顯著提高。對比樣件3和樣件4可知，面鍍層為Ni–Sn合金時在中性鹽霧試驗中開始腐蝕的時間比面鍍層為光亮Ni的樣件晚118h，說明Ni–Sn合金鍍層的耐蝕性遠優于光亮Ni鍍層。

3.3耐濕熱性能

按照GB/T2423.3–2016《環境試驗第2部分：試驗方法試驗Cab：恒定濕熱試驗》進行恒定濕熱試驗，結果顯示本工藝的鋅合金壓鑄件鍍沖擊金樣件在溫度40℃和相對濕度為93%的條件下試驗500h后鍍層外觀無明顯變化，其耐濕熱性遠高于業內恒定濕熱試驗168h無變化的要求。

表 1 不同鍍層結構的鹽霧試驗結果 

Table 1 Salt spray test results of different coating structures

樣件編號	工藝流程	鍍層結構	NSS 試驗時間 /h
1	完整	Cu–Zn/Cu/Ni/Ni–Sn/Au	240
2	未鍍 Ni–Sn 合金	Cu–Zn/Cu/Ni/Au	96
3	未鍍沖擊 Au	Cu–Zn/Cu/Ni/Ni–Sn	196
4	未鍍 Ni–Sn 合金､未鍍沖擊 Au	Cu–Zn/Cu/Ni	78

3.4外觀

如圖1所示，采用本工藝制備的鍍金件具有典雅而靚麗的外觀。

4、結語

本工藝中采用聚合硫氰酸鹽體系電鍍銅鋅合金作為底層，工藝環保，符合國家的產業政策，是目前有望取代氰化物鍍銅的一種無氰鍍銅鋅合金工藝。在光亮鎳上鍍高防腐鎳錫合金后再鍍沖擊金，有效解決了鍍層結合力差的問題。本工藝制備的鍍層耐蝕性優異，成本較傳統工藝低，具有良好的應用前景。

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（注，原文標題：高耐蝕鍍金層的制備工藝及性能）

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tag標簽:高端裝飾制造,無氰鍍金技術,聚合硫氰酸鹽,鎳錫合金耐蝕屏障,全流程解決方案

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