鎳網(wǎng)上無氰鍍銀–鈀合金工藝

徐晶，梁成浩，王金渠，黃乃寶，唐榮斌

（1.大連理工大學(xué)化工學(xué)院，遼寧 大連 116021；2.大連海事大學(xué)交通與物流工程學(xué)院，遼寧 大連 116026）

鎳網(wǎng)上無氰鍍銀–鈀合金工藝

徐晶1，梁成浩2,*，王金渠1，黃乃寶2，唐榮斌2

（1.大連理工大學(xué)化工學(xué)院，遼寧 大連 116021；2.大連海事大學(xué)交通與物流工程學(xué)院，遼寧 大連 116026）

研究了一種氯化物無氰電鍍Ag–Pd合金工藝，通過正交試驗得出最佳配方及工藝條件：氯化鋰520 g/L，氯化鈀1.31 g/L，硝酸銀3.11 g/L，添加劑為0.05 g/L硫脲和0.2 g/L氯化鎳，pH為2.0，溫度60 °C，陰極電流密度0.15 A/dm2。測試表明，該鍍液性能穩(wěn)定，分散能力為86.75%，覆蓋能力為4.53。所得合金鍍層中銀含量為72.89%，鈀含量為22.68%，鎳含量為4.43%；厚度為20 μm，光亮度達到2級以上，結(jié)晶細致，顆粒分布均勻，結(jié)合力良好，耐腐蝕性能強。

鎳網(wǎng)基體；銀–鈀合金；無氰電鍍

1 前言

Ag–Pd合金鍍層具有耐磨性高、抗蝕性好、電阻率穩(wěn)定等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電子電器中的電接觸點、國防、燃料電池等領(lǐng)域[1-4]。與鈀鍍層和金鍍層相比，Ag–Pd合金鍍層具有成本低、選擇性好等優(yōu)點，因而引起了研究者的極大關(guān)注。

氰化物具有劇毒，對環(huán)境和操作人員有著極大的危害，國內(nèi)外都致力于開發(fā)無氰電鍍工藝的研究。迄今為止，無氰鍍Ag–Pd合金主要有鹵化物體系、氨化合物體系、EDTA體系、氯化 1–乙基–3–甲基咪唑/四氟硼酸鹽離子液體體系[5-10]等，但這些工藝都無法與氰化物鍍Ag–Pd合金工藝相媲美，仍存在許多亟待解決的問題，如鍍層的光澤不佳、結(jié)合力差及鍍液不穩(wěn)定等。本文開發(fā)了一種鎳網(wǎng)無氰鍍Ag–Pd合金工藝，通過正交試驗確定了最佳工藝配方和操作參數(shù)，并分析了鍍液和鍍層的性能。

2 實驗

2. 1 鍍液配方及工藝條件

所用試劑均為分析純，鍍液用去離子水配制。基體為1.5 cm × 2.5 cm的鎳絲網(wǎng)，鎳絲的直徑為0.36 mm，鎳含量大于99%。陽極為2 cm × 4 cm的石墨板。pH采用pB210型酸度計進行測試。

工藝流程為：超聲波化學(xué)除油—熱水洗—冷水洗—強浸蝕—水洗—弱浸蝕—水洗—陰極活化—施鍍—水洗—自然晾干。

在綜合考慮氰化物鍍Ag–Pd合金工藝[11]和無氰化物鍍Ag–Pd合金工藝[5]的基礎(chǔ)上，經(jīng)過大量篩選實驗，研制出一種Ag–Pd合金電鍍工藝。鍍液配方及工藝條件如下：無水AgNO33.2 g/L，無水PdCl22.40 g/L，無水LiCl 600 g/L，濃鹽酸9.7 g/L，添加劑適量，pH 2.0，50 °C。添加劑由0.05 g/L硫脲和0.2 g/L氯化鎳所組成。

2. 2 鍍液的維護

(1) 定期分析鍍液中銀和鈀的含量，及時補充銀鹽和鈀鹽。

(2) 每次施鍍前，用酸度計測量鍍液的pH，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至2.0。

(3) 對于復(fù)合添加劑，要嚴(yán)格控制用量，如果有機脲類過多會生成沉淀。(4) 由于配位劑為氯化物，因此要定期補加氯離子。(5) 及時向鍍液中添加去離子水，保持電解質(zhì)濃度的穩(wěn)定。

2. 3 正交試驗設(shè)計

為了獲得最佳的鍍層質(zhì)量，用正交試驗對工藝配方進行篩選和優(yōu)化。選擇使用 L16(45)正交表，因素水平列于表1。施鍍時間均為5 min。

表1 因素水平Table 1 Factors and their levels

以鍍層的外觀和結(jié)合力為考察指標(biāo)。外觀根據(jù)目測法進行評分；結(jié)合力根據(jù)熱震試驗確定[12]，即將試樣置于300 °C馬弗爐中1 h，取出后浸入水中驟冷。相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)列于表2。

表2 鍍層外觀和結(jié)合力評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Scoring standard of coating appearance and adhesion

3 結(jié)果與討論

3. 1 正交試驗結(jié)果

正交試驗結(jié)果列于表3。由表中可看出，5號實驗的外觀最佳，且結(jié)合力最好，綜合評分為97分。

由評分標(biāo)準(zhǔn)可知，綜合評分越高越好，A1B1C1D3E3為可能最好的組合，即本工藝的優(yōu)化配方和工藝條件為：氯化鋰520 g/L，氯化鈀1.31 g/L、硝酸銀3.11 g/L，陰極電流密度0.15 A/dm2，溫度60 °C，pH為2.0。按照上述最優(yōu)工藝施鍍后，試樣的綜合評分為98分。

3. 2 添加劑對鍍層形貌的影響

在最佳工藝條件下，添加劑加入前后的鎳網(wǎng)電鍍Ag–Pd合金鍍層的形貌見圖1。從圖1可看出，添加劑加入后的Ag–Pd合金鍍層顆粒分布均勻，排列有序，且形狀規(guī)則，鍍層光澤度較好，光滑無毛刺；添加劑加入前的Ag–Pd合金鍍層，局部有缺陷，排列不規(guī)則，光澤度一般。

表3 正交試驗結(jié)果Table 3 Results of orthogonal test

圖1 添加劑加入前后的Ag–Pd合金鍍層形貌Figure 1 Morphology of Ag–Pd alloy coating before and after adding additive

在Ag–Pd合金鍍液中加入硫脲能阻滯溶液中金屬離子放電，在被鍍表面與溶液界面形成吸附層，從而提高陰極極化作用，達到整平、光亮、細致鍍層的目的[13]。在Ag–Pd合金鍍液中加入可溶性氯化鎳可改善鍍層的晶粒大小和光澤[14]。

3. 3 鍍液和鍍層性能測試

對最優(yōu)工藝下鍍液和鍍層的性能進行測試。

3. 3. 1 鍍層成分分析

Ag–Pd合金鍍層的能譜分析示于圖2。Ag–Pd合金鍍層由Ag、Pd和Ni元素所組成，其含量分別為72.89%、22.68%和4.43%。

圖2 能譜分析結(jié)果Figure 2 Result of energy-dispersive spectroscopic analysis

3. 3. 2 鍍層厚度及結(jié)合力

Ag–Pd合金鍍層斷面的掃描電鏡照片示于圖3。由圖可知，斷面合金鍍層厚度為 20 μm。熱震試驗后鍍層不出現(xiàn)起泡和分離跡象，說明其結(jié)合力良好。

圖3 鍍層斷面的掃描電鏡圖Figure 3 SEM image of coating section

3. 3. 3 鍍層耐蝕性

采用鹽霧試驗，用5%的氯化鈉溶液噴霧，其pH調(diào)在中性范圍(6 ～ 7)，在35 °C條件下對Ag–Pd合金鍍層進行了耐腐蝕性能測試，測試過程中鹽霧沉降量滿足 GB/T 10125–1997 《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》的要求。經(jīng)過480 h的連續(xù)噴霧測試，鍍層表面沒有出現(xiàn)銹點，失重為0.280 g/dm2，說明鍍層耐腐蝕性能較強。

3. 3. 4 鍍液穩(wěn)定性

文本解讀的主體是學(xué)生，而學(xué)生是一個不成熟的讀者，他們的經(jīng)驗、認識與文本意義還存有差距，因此他們的閱讀感受也是處于一種“淺閱讀”狀態(tài)。這就要求教師能真正“蹲下來”，從成年世界、成年情感、成年邏輯轉(zhuǎn)變到兒童意識、兒童情感、兒童思維，以學(xué)生為起點，做學(xué)生的知音，擁有一顆童心，以兒童的審美與體驗走進文本。畢竟文本解讀，最終是為學(xué)生服務(wù)。

鍍液在進行試鍍后放置 2個月，無沉淀產(chǎn)生，鍍液清澈，再次施鍍后鍍層質(zhì)量良好，說明鍍液穩(wěn)定。

3. 3. 5 鍍液的分散能力

鍍液的分散能力采用矩形槽實驗進行測試。遠、近陰極與陽極距離比為2∶1，施鍍溫度為50 °C，電流密度為0.15 A/dm2，pH = 2.0，施鍍5 min。測得鍍液分散能力為86.75%，說明鍍液的分散能力良好。

3. 3. 6 鍍液的覆蓋能力

采用內(nèi)孔法測鍍液的覆蓋能力。陰極采用一端封閉的φ 10 mm × 50 mm的紫銅管，試鍍溫度為50 °C，陰極電流密度為0.15 A/dm2，pH = 2.0，施鍍5 min。施鍍后測得鍍層覆蓋的長度為45.3 mm，則鍍液覆蓋能力為4.53，表明鍍液的覆蓋能力良好。

4 結(jié)論

(2) 鍍液性能測試結(jié)果表明，鍍液穩(wěn)定，分散能力為86.75%，覆蓋能力為4.53。

(3) 鍍層性能測試結(jié)果表明，Ag–Pd合金鍍層中Ag、Pd和Ni元素含量分別為72.89%、22.68%和4.43%，鍍層厚度為 20 μm。鍍層結(jié)晶細致、顆粒分布均勻，結(jié)合力良好，耐腐蝕性能強。

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Non-cyanide process for plating sliver–palladium alloy on nickel mesh //

XU Jing, LIANG Cheng-hao*, WANG Jin-qu, HUANG Nai-bao, TANG Rong-bin

A chloride non-cyanide sliver–palladium alloy plating process was studied. The optimal process conditions were determined by orthogonal test as follows: lithium chloride 520 g/L, palladium chloride 1.31 g/L, silver nitrate 3.11 g/L, thiourea 0.05 g/L and nickel chloride 0.2 g/L as additives, temperature 60 °C, pH 2.0, and cathodic current density 0.15 A/dm2. The test results showed that the plating bath is stable with throwing power 86.75% and covering power 4.53. The alloy coating contains silver 72.89%, palladium 22.68% and nickel 4.43%, has a thickness of 20 μm as well as a brightness over grade two, and features fine and uniform grain, good adhesion and high corrosion resistance.

nickel mesh substrate; silver–palladium alloy; non-cyanide plating

Chemical Engineering Department, Dalian University of Technology, Dalian 116021, China

TQ153.16

A

1004 – 227X (2011) 09 – 0005 – 03

2011–01–21

2011–03–28

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目（2009AA05Z120）。

徐晶（1984–），女，山東聊城人，在讀碩士研究生，從事腐蝕電化學(xué)研究工作。

梁成浩，教授，博導(dǎo)，(E-mail) lchenghao@126.com。

[ 編輯：吳杰 ]