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氰化镀银故障及其处理方法

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氰化镀银故障及其处理方法
一、镀层结晶粗糙、发黄,阳极易钝化

 (1)银含量高

    在氰化镀银工艺中,常用的银盐有氰化银、银氰化钾、氯化银、硝酸银,镀液中的银是以银氰络离子形式存在的,含银量的高低,对镀液的导电性、分散能力和沉积速度都有一定的影响,一般配方中,金属银的含量在20~45g/L之间。银含量太高,使镀层结晶粗糙、色泽发黄,滚镀时还会产生橘皮状镀层;银含量太低,会降低电流密度上限,沉积速度减慢,生产效率下降

  处理方法:稀释镀液,分析调整其他成分

 (2)游离氰化钾不足

    氰化钾是氰化镀银的主络合剂,镀液中维持_定量的游离氰化钾可使镀液稳定,提高阴极极化,使镀层结晶细致、均匀;活化阳极,促进阳极溶解;提高镀液的导电性能,在光亮镀银液中,高浓度的游离氰化钾还能保证光亮剂充分发挥作用
  氰化钾在氰化物镀银中起络合剂作用,它与氯化银生成银氰络合物
  AgCl+2KCN—K[Ag(CN)2]+KCl
  按上述络合反应方程式计算,1g氯化银需0.9g氰化钾配1L镀液,40g AgCl需36gKCN与之络合,为了保证[Ag(CN)2]一络离子有足够的稳定性,尽可能提高阴极极化作用,以获得良好的银层,确保阳极正常溶解,除理论络合量外,需要与络合量相同数量的游离氰化钾存在于镀液中,一般氰化钾的总量可用下式计算
    氰化钾含量=氯化银含量×0.9×2=氯化银含量×l.8

  若游离氰化钾含量过高,阳极可能出现颗粒状金属的溶解,镀液沉积速度减慢;而游离氰化钾过低时,阳极易钝化,而且表面会出现灰黑色膜,镀液导电性能降低,银镀层粗糙,呈灰白色,沉积速度慢,结合力不好

  处理方法:分析调整镀液成分,控制Ag与游离氰化钾相对含量
 (3)碳酸盐含量高
    镀液中保持一定量的K2C03和KOH(在配槽时加入,以后一般不再添加)能提高镀液的导电性,提高阳极和阴极极化,有助于提高镀液的分散能力,改善镀层质量,因氰化镀银属碱性镀液,长时间使用、放置,会吸收空气中的C02,生成K2C03,造成K2C03积累,若K2C03含量超过ll0g/L时,将导致阳极钝化,镀层粗糙

  处理方法:用Ba(CN)2去除过量的K2C03[1.4g Ba(CN)2可除去lg K2CO3]
 (4)钠离子较多

    较多的钠离子在氰化镀银液中,会使银镀层色泽带黄不白,同时,由于钠离子的碳酸盐的溶解度较低,会使镀层粗糙

  处理方法:使用KOH,杜绝钠离子进入镀液
 (5)阳极不纯

    镀银液中阳极板的纯度含银大于99.97%,如果银阳极不纯,阳极中的金属杂质会使极板表面生成黑膜并脱落,导致银镀层粗糙,同时镀液中的异金属杂质(铅、硒、碲等)增多

  处理方法:选用含银量大于99.97%的阳极板,并使用阳极袋
 (6)镀液中有硫离子杂质

    硫离子在氰化镀液中与银离子生成硫化银,使镀液变色,镀层粗糙

  处理方法:将活性炭(1~3g/L)用水调成糊状,加入镀液充分搅拌,澄清后过滤,以减少和消除硫杂质的影响


二、镀层薄而粗糙,并呈灰白色 

 (1)游离氰化钾不足

    详见故障现象1(2)的原因分析及处理方法

 (2)阴极电流密度过高

   电流密度范围与镀液中银离子含量、温度高低、游离KCN浓度及光亮剂种类等因素有关,在一定的工艺范围内,提高阴极电流密度,镀层结晶细致,但镀层内应力可能增大,产生脆性,过高的阴极电流密度会使镀银层粗糙,甚至是海绵状,在滚镀时会产生橘皮状镀层;过低的阴极电流密度,使沉积速度和生产效率下降,光亮镀银达不到镜面光亮的程度

   处理方法:准确计算工件受镀面积,合理设定电流值
 (3)镀液温度过高

   在一定工艺范围内,提高温度可相应地提高电流密度的上限,加快银的沉积。但温度太高,银层结晶疏松,镀层粗糙,光亮剂的分解和消耗加快,在光亮镀液中得不到光亮镀层,表面发乌;温度过低,电流密度的上限降低,沉积速度下降,严重时镀层呈黄色并有花斑及条纹

   处理方法:降低溶液温度
 (4)光亮剂不足
  处理方法:用赫尔槽试验补加光亮剂并校正

三、镀层发暗有斑点,阳极表面出现暗灰色膜

 (1)游离氰化钾不足
    详见故障现象1(2)的原因分析及处理方法
 (2)银阳极不纯
    详见故障现象1(5)的原因分析及处理方法
 (3)有机杂质过多
    过多的有机杂质会使镀层出现变暗、条纹等缺陷

    处理方法:

    a.加入1~3mL/L 300,4的双氧水,充分搅拌;

    b.加热至50~60℃,保温lh;

    C.加3~5g/L活性炭(分三次加入,每次间隔l0min),

    d.静置3h,过滤;

    e.分析调整镀液成分,补加光亮剂;   

    f.电解2~4h,试镀

四、镀层表面有黑色条纹

 (1)重金属杂质过多

    氰化镀银液中的重金属离子积累过多,造成镀液被污染,当铜杂质超过5g/L或铅杂质超过0.5g/L时,对低电流密度区影响较大,镀层发暗,严重时产生黑色条纹

  处理方法:用小电流电解(0.1~O.2A/dm2)
 (2)工件基体质量差

    处理方法:
    a.提高工件基体的纯度和表面光洁度;
  b.增加铜镀层或镀铜后再抛光
 (3)镀液温度过低

    当镀液温度低于20℃时,光亮镀银的光亮剂的作用得不到充分发挥。当温度低于5℃时,电流效率急剧下降,严重时镀层呈黄色并且有花斑及条纹

  处理方法:提高镀液温度至工艺标准
 (4)有机杂质过多

    详见故障现象3(3)的原因分析及处理方法

五、镀层发黑、发暗,电流开不大

 (1)银含量过低

    在氰化物镀银液中,只要银阳极溶解正常,一般不会出现银含量过低的现象,如果银含量过低,则可能是铜件预镀银没有镀好或预浸银层不完全,当铜件入槽镀银前,如果预镀(或预浸)时铜的表面没有完全被银所覆盖,那么露铜部分进入镀银槽即发生置换反应,经过多次的置换,银含量逐渐减少,镀液的导电性能降低,沉积速度缓慢,同时,随置换反应的发生,铜基体被溶解,铜离子污染镀液,使镀层发黑、发暗

  处理方法:
  a.改善预处理工艺,确保铜基体被银层完全覆盖;
  b.分析调整镀液成分;
  c.小电流电解(0.1~0.3A/dm2)至镀液正常

 (2)氰化钾改用了氰化钠

    在氰化物镀银液中,钾盐与钠盐的性质虽说很相似,但是钾盐的优点是非常明显的
  a.当量浓度相当时,钾盐的导电性比钠盐好,可以使用比钠盐高的电流密度而不“烧焦”镀层;
  b.使用钾盐容许氰化物的浓度稍低一些,亦不致使阳极钝化;
  C.钾盐的阴极极化作用比钠盐稍高,所得镀层均匀细致; 
    d.随着溶液中碳酸盐含量的增高,阳极极化作用增长较慢,允许电解液中积聚的碳酸盐含量较大
  因此,如果镀银液在配制或补充时,误用了氰化钠,则有可能发生电流开不大,镀层发黄、发暗等现象

   处理方法:更换镀银液

六、镀层容易变色

 (1)受到硫化物、卤化物污染

    金属银虽然化学性质比较稳定,但往往由于遇到空气中少量硫化物、卤化物等,在氧的作用下发生化学反应而生成有色泽的银化合物

    4Ag+2H2S+O2——2Ag2S+2H20
    4Ag+4HCl+02——4AgCl+2H20

    所生成的银化合物的厚度不同,使银层表面覆盖了一层由黄色、棕色乃至黑色的膜

    处理方法:规范操作,合理包装和存放,延缓银变色时间

 (2)电镀工艺操作不当
    a. 镀后清洗不彻底。如果清洗不当,清洗操作不规范,清洗水质量不合格(如井水、自来水等)的话,不仅工件表面残留有微量的银盐,在清洗过程还会造成交叉污染,工件受到水中氯离子的腐蚀,而加速银层变色

    处理方法:合理设计清洗工艺,加强化学槽和水洗槽的预定保养,严格按标准作业进行清洗操作

    b. 镀银液中混入了含硫化合物。采用硫脲浸银预镀,如果没有清洗干净就入槽镀银,开始由于少量硫脲混入镀液,银层会出现更细致光亮的外观,此时银层虽然漂亮,但已存在变色因素,随着镀液中硫脲混入量的增多,变色现象更趋严重,许多含硫化合物在镀银液中可起到光亮作用,但它们或多或少会夹杂于镀层中,促使银层变色。由于硫脲在电镀时夹杂于银层,为了防止硫脲混入,浸银后必须仔细清洗干净

    处理方法:加强清洗,改用预镀银,不选用含硫光亮剂

    c. 镀层中含有有机杂质和异金属杂质。因镀液中含有有机杂质和锌、铜、铁、铅、硒、碲等异金属杂质,在电镀时,这些杂质会与镀层共沉积,造成镀层的纯度不高,特别是维护保养不善的镀液,由于杂质与镀层的共沉积多,变色现象更为严重

    处理方法:加强镀液的维护保养,减少杂质的污染

    d. 镀层粗糙、孔隙率高。镀层粗糙、孔隙率高的表面,容易积聚水分和腐蚀介质,造成镀层变色,在清洗、钝化过程中,易产生交叉污染,加速镀层变色

    处理方法:改善电镀工艺,严格工艺标准,提高镀层质量

    e. 镀层太薄或太厚。若镀层太薄,低电流密度区镀层会更薄,银层与底镀层(或基体)间的金相扩散加剧,防腐性能降低,加速镀层变色;若镀层太厚,镀层的纯度降低,也同样会加速镀层变色,特别是光亮镀层过厚,高电流密度区变色现象更加严重

    处理方法:据工件的使用性能,设计合理的电镀工艺

七、镀层起泡、脱落、结合力不良

 (1)除油不净

    处理方法:加强除油,保证工件表面干净
 (2)酸处理工艺不当

    铜及铜合金件表面的酸处理,一般均先在含有强烈氧化作用的硝酸等三酸所组成的出光液中进行,然后再洗净酸液,此时,工件的表面虽说很光洁,但表面仍有一层肉眼不易察觉的极薄的氧化层,若进行浸银或预镀银,不但表面发花,而且结合力不好

    处理方法:三酸出光后,再经稀盐酸(1+1)活化,彻底除尽表面的氧化层
 (3)酸处理放置时间过长    
    经酸处理后的铜件,若放置时间过长,铜表面又开始氧化,影响结合力

    处理方法:合理组织安排生产,酸活化后的工件立即人槽电镀
 (4)未经预镀处理或预镀处理不当
    由于铜在镀银溶液中的电势比银负得多,当铜件浸入镀银溶液的一瞬间,银立即从溶液中置换出来,形成置换性镀层,在此镀层上再镀上银层,它的结合力不好,容易剥落。为了防止上述现象的发生,保证银镀层与基体金属的结合力,必须先进行预镀银(或浸银)。预镀银是在银含量低、游离氰化钾含量高的条件下进行的,在此溶液中,银的电势向负的方向偏移,避免了瞬间的接触置换,然后再在常规的镀银液中加厚。也可以用汞齐化等方法在铜件表面浸银,再在常规镀银液中加厚

    处理方法:合理选择和设计预镀银(或浸银)工艺
 (5)银含量太低

    处理方法:分析调整镀液成分

八、镀层镀不厚或镀层不均匀

 (1)温度太低

    详见故障现象2(3)的原因分析

    处理方法:提高镀液的温度至工艺标准
 (2)无碳酸盐

    处理方法:补加K2C03
 (3)银含量过低

    详见故障现象1(1)的原因分析

    处理方法:分析调整镀液成分
 (4)槽内镀液上、下浓差大

    槽内镀液不均匀,上稀下浓,浓差极化较大

    处理方法:采用阴极移动、搅拌和连续过滤镀液,保证镀液成分均匀
 (5)导电触点接触不良

    处理方法:加强各导电接触点和挂具的维护保养
九、滚镀时工件粗糙,镀层有橘皮状

 (1)镀前处理不良

    处理方法:加强镀前处理,保证基体表面洁净、无氧化物
 (2)预处理不良,有置换镀层

    详见故障现象7(4)的原因分析及处理方法
 (3)阴极电流密度过高

    详见故障现象2(2)的原因分析及处理方法
 (4)游离氰化钾不足

    详见故障现象1(2)的原因分析及处理方法

十、铜和铜合金工件镀银后断裂

 (1)工件本身应力大

    处理方法:将工件退火,消除应力
 (2)酸洗时间过长或过腐蚀

    处理方法:合理设计酸洗工艺,保证酸洗质量,防止工件过腐蚀
 (3)镍杂质过量

    镀银液中镍杂质大量存在时,会导致镀层过分变硬

    处理方法:小电流密度电解处理(0.2A/dm2)

十一、阳极发黑

 (1)阳极不纯

    详见故障现象1(5)的原因分析及处理方法
 (2)游离氰化钾过低

    详见故障现象1(2)的原因分析及处理方法
 (3)pH值过低

    处理方法:用稀氢氧化钾溶液调整pH值至标准
 (4)阳极电流密度太高

   保持阳极与阴极的面积之比为(1~5):1,以避免阳极钝化

   处理方法:增加阳极面积,降低阳极电流密度,为了控制镀液中银含量的增加,可以采用镍、钢或不锈钢制成的阳极和银阳极联合使用
 (5)铁杂质过多
    同故障现象6(2)的处理方法
 (6)镀液中有硫离子

    硫离子与银阳极生成硫化银,附着在阳极板上
十二、低电流密度区镀层发雾

 (1)银含量太低

    详见故障现象1(1)的原因分析

    处理方法:分析调整镀液成分,控制银与游离氰化钾的比值
 (2)游离氰化钾含量低

    详见故障现象1(2)的原因分析及处理方法
 (3)镀液被污染

    处理方法:

    a. 用双氧水一活性炭处理[参见故障现象3(3)的处理方法];

    b.小电流电解处理(0.1~O.3A/dm2)
 (4)阴极电流密度低

    处理方法:准确测量工件的受镀面积,合理设定电流值
 (5)镀液温度过低

    详见故障现象4(3)的原因分析及处理方法

 
资料来源:《中国电镀网》
 



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