鍍銅層顏色差異探討

劉莉 李慶春 趙冬梅

摘 要：電鍍銅層進行除氫鈍化處理后，銅層表面呈現的顏色差異很大，驗收標準上沒有詳細的規定，影響到檢驗員對表面顏色的判定。該項目通過對影響銅層顏色變化的原因進行闡述，并對影響銅層顏色差異的工藝參數進行驗證試驗，從而指導生產過程。

關鍵詞：鍍銅；后處理；顏色差異

引言

為了提高銅層的耐蝕性，零件在鍍銅后通常進行加熱處理和鈍化處理。在除氫和鈍化處理后，銅層表面呈現的顏色差異很大，驗收標準上沒有詳細的規定，影響到檢驗員對表面顏色的判定。該項目通過對影響銅層顏色變化的原因進行闡述，并對影響銅層顏色差異的工藝參數進行驗證試驗，從而指導生產過程。

銅層受環境的影響表面顏色會呈現出不同的顏色，是銅層本身固有的特點。

銅層在空氣中被氧化后形成氧化銅和氧化亞銅，分別呈現黑色和紅色。

化學反應方程式為：2Cu+O2=2CuO 4Cu+O2=2Cu2O

銅層在潮濕的空氣中形成了堿式碳酸銅，呈現灰綠色。

化學反應方程式為：2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2（OH）2

1 電鍍銅工藝流程

鍍銅工藝流程為：裝掛——電解除油——流動熱水洗——流動冷水洗——水膜檢查——弱腐蝕——流動冷水洗——預鍍鎳——流動冷水洗——鍍銅——流動冷水洗——光澤處理——流動冷水洗——鈍化——流動冷水洗——吹干——拆卸

2 試驗材料

（1） 零件材料為GH2132，銷軸，100件。

（2） 零件材料為12Cr2NiWA，齒輪，8件。

3 結果討論與分析

首先，針對電鍍銅及后處理工序的工藝參數進行了初步驗證試驗，確定了影響銅層顏色變化的主要因素，分別是電流密度、鈍化時間及清洗質量。針對電流密度、鈍化時間及清洗質量三個主要因素開展了試驗研究。

3.1 電流密度對顏色變化的影響

以008-1.H齒輪為例，進行電流密度對銅層顏色變化影響的試驗，試驗結果見表1。

試驗結果表明：鍍銅過程中電流密度的選擇對銅層除氫后表面顏色的變化有很大影響。對于該批零件電流密度采用工藝規程規定的中下限，適當的延長電鍍時間，除氫后的銅層表面顏色與除氫之前的顏色最接近。

銅層顏色受零件表面粗糙度、銅層質量、存放環境等多方面因素的影響。通過2014年上半年對多個零件號，多批次零件的生產過程的跟蹤，除氫后銅層顏色基本上呈現以古銅色、淺紅色為主，略帶藍色的彩虹色，表面帶有金屬光澤。

3.2 鈍化時間對顏色變化的影響

按典型工藝規程規定鈍化時間是3S-8S，我們分別取3S、5S、8S進行了工藝試驗，試驗結果見表2。

試驗結果表明：沒有加熱處理的零件顏色變化不明顯，在加熱處理后顏色變化較明顯，鈍化5S得到的鈍化膜外觀質量最好。

3.3 清洗質量對顏色變化的影響

在電鍍過程中需將零件放到導電筐內施鍍，零件的互相疊放可能影響清洗和干燥的效果，是導致鍍層變色的原因之一，圍繞這兩方面我們開展了驗證試驗。

對清洗和干燥效果的驗證：選擇鈍化時間為5S，試驗結果見表3。

試驗結果表明：清洗30S、2min，并用壓縮空氣吹干得到的膜層外觀質量較好，其中2min清洗比30S的膜層更有光澤。

4 結束語

鍍銅過程中電流密度的選擇對銅層除氫后表面顏色的變化有很大影響，電流密度采用工藝規程規定的中下限值，得到的銅層顏色與未除氫的顏色最接近；鈍化時間為5S時的鈍化膜的顏色、光澤上最好；清洗的質量對銅層顏色變化起著重要作用，清洗水的壓力大，清洗時間長，保證零件表面能夠徹底清洗，鍍層顏色變化是最小的。

作者簡介：劉莉（1976，9-），女，遼寧北鎮，高工，研究方向：表面處理技術。