摘　要：采用典型的氰化电镀与无氰刷镀工艺在隔离开关触头的基材表面成功制备了银镀层，比较了两种工艺条件下触头镀银层表面形貌、显微硬度、厚度均匀性、结合力及在３．５％氯化钠溶液中耐蚀性等性能的差异。结果表明，无氰刷镀银层的显微硬度达１３０ＨＶ，与氰化电镀银层相当，满足ＤＬ／Ｔ?。矗福叮玻埃保坝捕纫?；经刻划栅格试验镀层未剥落，基体结合力接近或达到氰化电镀银层水平。但无氰刷镀银层存在漏镀孔洞，致使该镀层在３．５％氯化钠溶液中腐蚀速率达５９．６μｍ／ａ，相同腐蚀介质中的氰化电镀银层仅为１．５μｍ／ａ，且无氰刷镀银层的厚度均匀性不够稳定。
    关键词：氰化电镀；无氰刷镀；镀银层；性能
    中图分类号：ＴＧ１７４　　　文献标志码：Ｂ　　　文章编号：１００５－７４８Ｘ（２０１４）１１－１１３１－０４
    ＤＬ／Ｔ?。矗福叮玻埃保氨曜脊娑?，隔离开关和接地开关触头表面必须镀银，且镀层厚度不小于２０μｍ，以获得较低的接触电阻，从保证良好的导电性能，同时要求镀银层具有耐蚀、耐磨及抗变色等性能，因此其施镀工艺复杂，对生产设备要求较高［１］。
    电镀与刷镀是隔离开关和接地开关触头表面镀银常用的两种技术手段，电镀是把零件作为阴极浸在金属盐的溶液中，金属板作为阳极，接通电流后，在零件上沉积出所需镀层，电刷镀则利用裹有包套浸渍特种镀液的镀笔（阳极）贴合于工件（阴极）被镀部位并做相对运动形成镀层，其最大特点是沉积速度为普通电镀的１０倍以上。在长期对隔离开关触头镀银层厚度的监督检验中发现，有生产厂家常常在现场采用刷镀银的方法对不合格的隔离开关触头镀银层进行修复，从而使厚度符合标准要求，而目前尚无相关国家标准或行业标准对触头镀银层工艺进行明确规定。更为重要的是，虽然功能性镀银随着电镀技术在电子元器件、半导体及仪器仪表中的推广应用而快速发展［２］，但氰化物镀银因其固有优势依然是国内外镀银的主要途径［３］，这使得无氰镀银的相关技术一直成为研究热点［４－６］。因此，对典型的氰化电镀和无氰刷镀工艺所得到的镀银层性能进行对比具有一定的现实意义。
    本工作采用典型的氰化电镀与无氰刷镀工艺在隔离开关触头的铜基材表面成功制备了银镀层，比较了两种工艺下触头镀银层表面形貌、显微硬度、厚度均匀性、结合力及在３．５％氯化钠溶液中耐蚀性等性能的差异。
    １·试验
    １．１　试验材料及方法
    氰化电镀银所用阴极材料为紫铜，阳极为２号电解银，工艺流程为：除油→活化→镀铜→预镀银→电镀银。除油溶液组成为：ＮａＯＨ?。浮保玻纾?，Ｎａ２ＣＯ３５０～６０ｇ／Ｌ，Ｎａ３ＰＯ４·１２Ｈ２Ｏ?。担啊叮埃纾?，Ｎａ２ＳｉＯ３５～６ｇ／Ｌ；活化溶液为３０％～４０％的盐酸；镀铜溶液为：ＮａＣＮ?。叮埃纾?，Ｃｕ（ＣＮ）２４０ｇ／Ｌ，ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６·４Ｈ２Ｏ?。常埃纾?；预镀银溶液为：Ａｇ－ＮＯ３３ｇ／Ｌ，ＫＣＮ?。保担埃纾?。
    无氰刷镀银所用基材同样为紫铜，工艺流程为：除油→电净→活化→刷镀银。其中，除油溶液与氰化电镀银时相同，电净溶液为：Ｎａ２ＣＯ３２０～４０ｇ／Ｌ，Ｎａ３ＰＯ４·１２Ｈ２Ｏ?。担啊叮埃纾?，ＮａＣｌ?。玻矗纾?；活化采用柠檬酸型弱活化液。
    电镀银与刷镀银的溶液组成及操作参数如表１所示。各工序间需水洗，施镀后以防银变色剂进行处理。
    
    １．２　镀层性能测试方法
    对施镀后隔离开关触头的表面形貌、显微硬度、镀层厚度、附着力及耐蚀性等进行测试。利用德国Ａｘｉｏｖｅｒｔ２０００型工作站比较观察镀层表面形貌。
    采用德国ＦＩＳＨＥＲ?。龋恚玻埃埃靶湍擅子捕裙ぷ髡静馐远撇阌捕?，均匀选?。蹈鑫恢?，每处测量三次，取平均值。
    采用德国ＦＩＳＨＥＲ?。兀模蹋玻常埃埃赜馍湎叨撇惴治鲆遣馐远撇愫穸?，电镀件与刷镀件各取两个样本，在刷镀件标注Ａ１和Ｂ１，电镀件标注Ａ２和Ｂ２，并分别在其工作接触面画出２０ｍｍ×２０ｍｍ 间距的网格状（见图１），并以５ｍｍ 为间距进行镀银层检测。每个样本测试均匀分布的９个点，据此判断银镀层厚度的均匀性。
    
    镀层与基材结合力测试按ＧＢ／Ｔ?。担玻罚埃玻埃埃担桑樱稀。玻福保梗海保梗福袄没叻ń?。采用３０°锐刃的硬质钢划刀在样本表面每隔１ｍｍ 相互垂直刻线，刻线划成格栅方块，划线时保证一次刻线即穿过覆盖层切割刀至铜基体，观察此区域内的覆盖层是否从铜基体上剥落。
    利用三电极体系考察电镀与刷镀两种工艺下银镀层的耐蚀性。从电镀和刷镀工艺两块试件分别取导电面积１０ｍｍ×１０ｍｍ制作成腐蚀样，通过极化曲线的测试考察镀层在３．５％氯化钠溶液中的耐蚀性。三电极体系中，研究电极为电镀或刷镀银两种试样，辅助电极取铂电极，参比电极为饱和甘汞电极（ＳＣＥ）。试验仪器采用荷兰Ａｕｔｏｌａｂ电化学工作站，待测试体系稳定后开始测量；试验在恒温水浴槽中进行，水浴温度３０℃。
    ２·结果与讨论
    ２．１　镀层表面形貌比较
    初步观察发现，电镀与刷镀工艺所得银镀层外观均光亮平整，无明显缺陷。利用德国Ａｘｉｏｖｅｒｔ２０００型工作站所得两种银镀层的表面形貌如图２所示，其中图２（ａ）为电镀工艺所得镀层形貌，图２（ｂ）为刷镀工艺所得镀层形貌。对照发现，电镀银层结晶细致紧密，晶粒细小、孔隙率小，刷镀银层则呈起伏分布，晶粒粗大，致密性差，可见明显的、大小不一的漏镀孔洞。两种镀银工艺制备的银镀层表面形貌的明显差异与电镀工艺中氰化钾与银离子间的强络合能力具有必然的关系：一者这种强络合能力提高了镀液体系的阴极极化，使微晶尺寸减小，从而获得致密均匀的银镀层［９］，二者氰根与杂质离子的络合可提高镀液稳定性。
    
    ２．２　镀层显微硬度比较
    电镀与刷镀工艺所得银镀层显微硬度结果见图３。由图３可知，两种镀层的硬度分布较为均匀，硬度值也无明显差异，刷镀与电镀银层显微硬度均值分别为１３４ＨＶ、１３２ＨＶ，均满足ＤＬ／Ｔ?。矗福叮玻埃保爸泄赜谟捕鹊囊螅旱嫉绺撕痛ネ范埔阌捕取荩保玻埃龋??；谎灾?，无氰刷镀工艺制备的银镀层的显微硬度已接近或达到了氰化电镀的水平。
    
    ２．３　镀层厚度均匀性比较
    银镀层厚度的均匀性对隔离开关触头的接触面积具有重要影响，是评价触头性能优劣的主要指标之一。图４所示为无氰刷镀（Ａ１、Ｂ１）与氰化电镀（Ａ２、Ｂ２）工艺在不同施镀时间下（Ａ１ 施镀约６２ｍｉｎ，Ｂ１约５０ｍｉｎ，Ａ２约６ｍｉｎ，Ｂ２约５５ｍｉｎ）所得银镀层厚度的测试结果。从图中曲线初步观察，Ａ１与Ａ２样本银镀层的厚度分布较为均匀，Ｂ１与Ｂ２样本银镀层的厚度分布则较为起伏，似乎无氰刷镀所得银镀层的厚度均匀性已达到氰化电镀水平，但进一步分析发现，两个刷镀银层厚度的相对极差分别为８．１％与５５．３％，两个电镀银镀层厚度的相对极差则分别为４１．４％与４４．１％，如表２所示，银刷镀层厚度分布的相对极差存在很大的差异，具有较大的不稳定性，而银电镀层厚度的相对极差则较为稳定，这可能是由刷镀工艺更大的工作电压造成的。但无氰刷镀无疑为制备厚度更均匀的银镀层提供了巨大可能性。
    
    ２．４　镀层与基体结合力比较
    经划线法测试后试样外观如图５所示，结果显示刷镀与电镀工艺条件下的银镀层均未产生与基体的分离现象。试验结果表明，本研究采用无氰刷镀技术制备的银镀层与铜基材具有良好的结合力，已接近或达到了氰化电镀的水平。
    
    ２．５　镀层耐蚀性比较
    氰化电镀与无氰刷镀银镀层在３．５％ ＮａＣｌ溶液中的动电位极化曲线见图６，电化学拟合参数列于表３。
    
    数据显示，氰化电镀银层在３．５％ ＮａＣｌ溶液中的自腐蚀电流密度Ｊ０与自腐蚀速率ｖｃｏｒｒ分别为０．０４４μＡ／ｃｍ２ 与１．５μｍ／ａ，耐蚀性优于王菊琳等模拟的北宋七宝阿育王塔鎏金银制品在相同腐蚀介质中的０．０５６?。肠蹋粒悖恚?nbsp;与１．８８７μｍ／ａ［８］，而本研究中无氰刷镀银层的自腐蚀速率ｖｃｏｒｒ约为５９．６μｍ／ａ，约计氰化电镀银层自腐蚀速率ｖｃｏｒｒ的４０倍。氰化电镀与无氰刷镀银层在３．５％ ＮａＣｌ溶液中的自腐蚀电位Ｅｃｏｒｒ分别为－１８５．８ ｍＶ 与－２１４．０ｍＶ，无氰刷镀银层的腐蚀敏感性稍有增加，即无氰刷镀银层在该介质中的热力学稳定性稍逊于氰化电镀银层。显然，如图２所示的氰化电镀与无氰刷镀两种制备工艺所得银层结构的差异是其耐蚀性动力学与热力学差异的根本原因。此外，无氰刷镀银层极化曲线的塔菲尔斜率ｂａ、ｂｃ均大于氰化电镀银层。
    ３·结论
    （１）利用氰化电镀与无氰刷镀工艺在隔离开关触头表面成功制备了银镀层。
    （２）无氰刷镀银层的显微硬度及与基材结合力已接近或达到氰化电镀银层水平，但其微观形貌、厚度均匀性及在３．５％氯化钠溶液中的耐蚀性尚存不足。
    （３）鉴于氰化物的剧毒性，隔离开关触头的无氰刷镀技术是取代氰化电镀的重要研究方向之一。