CN108716012A - 电刷镀工艺方法及镀层和应用 - Google Patents

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朱黎黎
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Abstract

本发明提供了一种电刷镀工艺方法及镀层和应用，涉及电刷镀技术领域。该电刷镀工艺方法，包括对镀件进行打磨和抛光处理后，进行电净处理和活化处理，然后进行电刷镀处理后，再进行镀后处理等步骤。该工艺操作简单，易于操作，通过对电刷镀工艺方法各步骤、刷镀液组成以及用量的限定，使得刷镀到镀件表面的镀层厚度、硬度可控，所得到的镀层光亮、致密、附着力佳，综合性能好，从而保证各批次产品质量的稳定性，改善了现有技术中涂层厚度难以控制、产品批次质量不稳定等问题。本发明还提供了一种镀层，通过上述电刷镀工艺方法制成，该镀层平整、光亮、致密、附着力佳且厚度、硬度可控，综合质量较佳。

Description

电刷镀工艺方法及镀层和应用
技术领域
本发明涉及电刷镀技术领域，具体而言，涉及一种电刷镀工艺方法及镀层和应用。
背景技术
自上世纪80年代以来，电刷镀技术因使用方便、易操作、镀液种类多、镀层质量高、镀积速度快、环境污染小、省水省电等一系列优点在设备维修中表现出强大的生命力，在工矿企业设备维修中得到广泛应用，解决了众多国家重点工程中大型、贵重、进口设备的维修难题。由于电刷镀涉及的领域较多，需解决的问题各不相同，因此，各类镀液研制与使用都有针对性，在市面购置的适用导电板电刷镀锡、银防氧化层镀液也很多，经过试用，发现涂层厚度难以控制、产品批次质量不稳定等问题，而且购买成本较高。
有鉴于此，特提出本发明以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种电刷镀工艺方法，可根据具体应用要求，在一定范围内控制镀层的厚度、硬度，保证各批次产品质量的稳定性。
本发明的第二个目的在于提供一种镀层，采用上述电刷镀工艺方法制作而成。
本发明的第三个目的在于提供一种电刷镀工艺方法或镀层的应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种电刷镀工艺方法，包括以下步骤：
(a)对镀件表面进行打磨和抛光处理；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理，采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层，电流密度为12-18A/m2，刷镀时间为0.5-1.5min；
刷镀液主要由以下原料制成：银盐或镍盐10-30g/L、磺基水杨酸50-200g/L、咪唑50-200g/L、硝酸铈0.1-2g/L、六次甲基四胺0.01-1g/L、二甲基甲酰胺0.01-1g/L、聚乙二醇1-30g/L和醋酸铵10-40g/L；
(d)对镀件进行镀后处理。
进一步的，步骤(a)中，对镀件表面先进行粗磨，再进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理；
优选地，采用400-600目的砂纸对镀件表面进行粗磨，再采用1000-1500目的砂纸对镀件表面进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理。
进一步的，步骤(b)中，电净处理时，镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压8-12V。
进一步的，步骤(b)中，电净液主要由以下原料制成：氢氧化钠20-30g/L、碳酸钠20-25g/L、磷酸三钠70-75g/L和氯化钠2-3g/L；
优选地，电净液由以下原料制成：氢氧化钠20-30g/L、碳酸钠20-25g/L、磷酸三钠70-75g/L和氯化钠2-3g/L。
进一步的，步骤(b)中，活化处理时，镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为15-25V，活化时间为5-15s。
进一步的，步骤(b)中，活化液主要由以下原料制成：柠檬酸三钠130-150g/L、柠檬酸90-100g/L和氯化镍2-4g/L；
优选地，活化液由以下原料制成：柠檬酸三钠130-150g/L、柠檬酸90-100g/L和氯化镍2-4g/L。
进一步的，步骤(c)中，电刷镀时电流密度为14-16A/m2，刷镀时间为0.6-1.2min，刷镀液pH值为6.8-7.0；
和/或，步骤(d)中，镀后处理包括对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理；
进一步的，所述电刷镀工艺方法，包括以下步骤：
(a)对镀件表面先进行粗磨，再进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理，电净处理时镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压8-12V；
采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理，活化处理时镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为15-25V，活化时间为5-15s；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层，电刷镀时电流密度为10-20A/m2，刷镀时间为0.5-1.5min，刷镀液pH值为6.6-7.2；
刷镀液主要由以下原料制成：银盐或镍盐10-30g/L、磺基水杨酸50-200g/L、咪唑50-200g/L、硝酸铈0.1-2g/L、六次甲基四胺0.01-1g/L、二甲基甲酰胺0.01-1g/L、聚乙二醇1-30g/L和醋酸铵10-40g/L；
(d)对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理。
本发明还提供了一种镀层，采用上述的电刷镀工艺方法刷镀而成。
本发明还提供了上述电刷镀工艺方法或上述镀层在导电板中的应用。
与现有技术相比，本发明提供的电刷镀工艺方法、镀层和应用具有以下优势：
(1)本发明提供了一种电刷镀工艺方法，包括对镀件进行打磨和抛光处理后，进行电净处理和活化处理，然后进行电刷镀处理后，再进行镀后处理等步骤。该工艺操作简单，易于操作，通过对电刷镀工艺方法各步骤、刷镀液组成以及用量的限定，使得刷镀到镀件表面的镀层厚度、硬度可控，所得到的镀层光亮、致密、附着力佳，综合性能好，从而保证各批次产品质量的稳定性，改善了现有技术中涂层厚度难以控制、产品批次质量不稳定等问题。
(2)本发明提供了一种镀层，通过上述电刷镀工艺方法制成，该镀层平整、光亮、致密、附着力佳且厚度、硬度可控，综合质量较佳。
(3)本发明提供了一种电刷镀工艺方法的应用，鉴于上述电刷镀工艺方法或镀层所具有的优势，使得其在导电板中具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的镀层的扫描电镜图；
图2为本发明实施例2提供的镀层的扫描电镜图；
图3为本发明实施例3提供的镀层的扫描电镜图；
图4为本发明对比例1提供的镀层的扫描电镜图；
图5为本发明对比例2提供的镀层的扫描电镜图；
图6为本发明实施例1和对比例3-7提供的镀层表面形貌扫描电镜图，其中，(a)为实施例1，(b)为对比例3，(c)为对比例4，(d)为对比例5，(e)为对比例6，(f)为对比例7；
图7为本发明实施例1提供的镀层与镀件(铜)的弯曲试验图；
图8为本发明实施例1提供的镀层与镀件(铜)的划痕试验图；
图9为本发明实施例1提供的镀层与镀件(铜)的热震试验图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的一个方面，提供了一种电刷镀工艺方法，包括以下步骤：
(a)对镀件表面进行打磨和抛光处理；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理，采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层，电流密度为12-18A/m2，刷镀时间为0.5-1.5min；
刷镀液主要由以下原料制成：银盐或镍盐10-30g/L、磺基水杨酸50-200g/L、咪唑50-200g/L、硝酸铈0.1-2g/L、六次甲基四胺0.01-1g/L、二甲基甲酰胺0.01-1g/L、聚乙二醇1-30g/L和醋酸铵10-40g/L；
(d)对镀件进行镀后处理。
和电解槽电镀工艺相比，电刷镀中刷镀笔和镀件之间有一定的相对运动，因而被刷镀的表面不是全部同时发生金属离子得电子结晶，而是被镀表面各点在刷镀笔与其接触时局部发生瞬间放电结晶，更有利于形成结晶细密的涂层，从而获得结合力、稳定性良好的镀层结构。
镀件表面前处理，包括打磨抛光处理、电净处理和活化处理。其中，对镀件表面进行打磨和抛光处理，以获得光亮、新鲜且微观粗糙的镀件表面；电净处理是采用通电的方法，利用电净液的乳化和皂化作用，对镀件表面进行彻底除油的过程；活化处理实际上是对镀件的表面进行电解刻蚀和化学腐蚀，以增强其与镀层之间结合力的过程。
活化后的镀件被剥露出最新鲜的组织，极易再次被氧化，所以活化后的镀件应立即进行冲洗电刷镀以在镀件表面形成镀层。
电刷镀时典型但非限制性的电流密度为12A/m2、13A/m2、14A/m2、15A/m2、16A/m2、17A/m2或18A/m2；典型但非限制性的刷镀时间为0.5min、0.6min、0.8min、1.0min、1.2min、1.4min或1.5min；
电刷镀时的刷镀液主要由主盐、络合剂、稀土添加剂、有机添加剂和缓冲剂等原料制成。
其中，银盐或镍盐作为刷镀液的主盐，为刷镀液提供金属离子，一般选用硝酸盐或盐酸盐。银盐或镍盐典型但非限制性的用量为10g/L、12g/L、14g/L、15g/L、16g/L、18g/L、20g/L、22g/L、24g/L、25g/L、26g/L、28g/L或30g/L。需要说明的是，主盐的浓度必须控制在一个相对适宜的范围之内，在一定条件下，主盐浓度越高，刷镀过程的电流效率越高，银或镍得电子沉积的速度越快，同时会由此带来镀层晶粒粗糙，刷镀液分散能力下降的缺点。
磺基水杨酸在本发明中作为络合剂。络合剂的作用是对主盐提供的金属离子进行络合，使绝大部分金属离子以络合物(如磺基水杨咪唑银)的形式存在，只有少量金属离子以游离态存在，大大降低游离态金属离子浓度，并且在游离金属离子被消耗时，络合物中的金属离子对其及时进行补充，使游离金属离子维持一个相对稳定的低浓度，降低电化学沉积速度，增强阴极极化，有效提高银电镀层质量。磺基水杨酸是水杨酸的一种衍生物，有三个配位基和多种配位方式，能够和包括银或镍在内的多种金属形成配合物，在本发明中作为主络合剂。磺基水杨酸典型但非限制性的用量为50g/L、62g/L、80g/L、100g/L、120g/L、140g/L、160g/L、180g/L或200g/L。
咪唑作为辅助络合剂，与磺基水杨酸配合共同作用。咪唑典型但非限制性的用量为50g/L、62g/L、80g/L、100g/L、120g/L、140g/L、160g/L、180g/L或200g/L。
硝酸铈为稀土添加剂，微量加入对刷镀液电流效率几乎没有影响，但刷镀液的分散能力和刷镀液的阴极极化能力得到了显著的提高；镀层的组分没有变化，但镀层表面的晶粒得到了细化，提高了镀层硬度和耐磨性。典型但非限制性的硝酸铈的用量为0.1g/L、0.2g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.8g/L、1.0g/L、1.2g/L、1.4g/L、1.5g/L、1.6g/L、1.8g/L或2.0g/L。
六次甲基四胺和二甲基甲酰胺均为有机添加剂。一般认为，有机添加剂能以一层极薄的吸附层的形式吸附在镀件(阴极)表面，阻碍银离子或者镍离子在镀件表面的放电，因而提高了阴极极化，大大提高了银电镀液的覆盖能力、分散能力，这也能解释有机添加剂改善镀液的整平能力及光亮作用的作用机理。
六次甲基四胺典型但非限制性的用量为0.01g/L、0.1g/L、0.2g/L、0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.7g/L、0.8g/L、0.9g/L或1.0g/L；二甲基甲酰胺典型但非限制性的用量为0.01g/L、0.1g/L、0.2g/L、0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.7g/L、0.8g/L、0.9g/L或1.0g/L。
聚乙二醇的加入可以使得刷镀液在电刷镀过程中能很好的与镀件表面接触。聚乙二醇典型但非限制性的用量为1g/L、5g/L、8g/L、10g/L、12g/L、14g/L、15g/L、16g/L、18g/L、20g/L、22g/L、24g/L、25g/L、26g/L、28g/L或30g/L。
醋酸铵作为缓冲剂，在电刷镀过程中能阻止溶液pH值的大幅度变化，使刷镀液pH值维持在7～9之间，呈弱碱性的范围。
通过上述各种添加剂的协同作用，可有效地细化镀层结晶晶粒，提高镀层的综合质量。
电刷镀后，对镀件进行镀后处理，以清除镀件表面的残积物，如水迹、残液痕迹等。
本发明提供的电刷镀工艺方法，包括对镀件进行打磨和抛光处理后，进行电净处理和活化处理，然后进行电刷镀处理后，再进行镀后处理等步骤。该工艺操作简单，易于操作，通过对电刷镀工艺方法各步骤的调整优化，可对镀件表面镀层厚度、硬度可控，从而保证各批次产品质量的稳定性，改善了现有技术中涂层厚度难以控制、产品批次质量不稳定等问题。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(a)中，对镀件表面先进行粗磨，再进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理；
优选地，采用400-600目的砂纸对镀件表面进行粗磨，再采用1000-1500目的砂纸对镀件表面进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理。
用装载400-600目砂纸的手持式打磨器对镀件表面进行粗磨，再用装载1000-1500目砂纸的打磨器对镀件表面进行轻微单向细磨，初步清除镀件表面的杂质，同时对镀件表面进行机械抛光，获得光亮、新鲜且微观粗糙的镀件表面。
金属镀件表面残留的油脂既降低镀件的导电性，影响镀层的电化学沉积效率，同时严重影响镀层在基体表面附着，因此电镀之前，必须对镀件的操作表面进行电净处理。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(b)中，电净处理时，镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压8-12V。
典型但非限制性的工作电压为8V、9V、10V、11V或12V。
现有普通电净液处理后的表面依然会残留一层很薄的油膜。故对电净液配方进行调整优化。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(b)中，电净液主要由以下原料制成：氢氧化钠20-30g/L、碳酸钠20-25g/L、磷酸三钠70-75g/L和氯化钠2-3g/L；
优选地，电净液由以下原料制成：氢氧化钠20-30g/L、碳酸钠20-25g/L、磷酸三钠70-75g/L和氯化钠2-3g/L。
典型但非限制性的氢氧化钠的用量为20g/L、22g/L、24g/L、25g/L、26g/L、28g/L或30g/L；典型但非限制性的碳酸钠的用量为20g/L、21g/L、22g/L、23g/L、24g/L或25g/L；典型但非限制性的磷酸三钠的用量为70g/L、71g/L、72g/L、73g/L、74g/L或75g/L；典型但非限制性的氯化钠的用量为2.0g/L、2.2g/L、2.4g/L、2.5g/L、2.6g/L、2.8g/L或3.0g/L。
该电净液是一种强碱性(pH值>14)的水溶液，具有高电导率，使用时通过电化学方法使氢氧化钠和碳酸钠加速皂化脂肪和油脂，使有机酯类皂化分解成为可溶性皂化物。磷酸盐能起到对污物的分散和胶溶作用，并且能有效的漂洗和使水软化。氯化钠能有效提高电净的电流效率。
电净液中的水被电解，在阴极(镀件)表面析出大量体积小、面积大的氢气泡将油膜撕裂，加上上述电净液对油脂的乳化和皂化作用，以及镀笔对镀件表面的擦拭作用，可获得良好的除油效果。
金属镀件表面除了有污垢和油脂外，还有一层氧化层，即使打磨过后，在打磨所产生的高温下又会产生新的氧化层，所以需要进行活化处理，用于去除镀件表面的氧化层以呈现出新鲜的表面。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(b)中，活化处理时，镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为15-25V，活化时间为5-15s。
活化处理时，典型但非限制性的输出电压为15V、16V、18V、20V、22V、24V或25V；典型但非限制性的活化时间为5s、6s、8s、10s、12s、14s或15s。需要说明的是，活化过程不宜过长，否则会过度腐蚀，使表面新鲜的镀件组织氧化变黑。
通过对活化处理输出电压以及活化时间的限定，使得活化处理效果更好。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(b)中，活化液主要由以下原料制成：柠檬酸三钠130-150g/L、柠檬酸90-100g/L和氯化镍2-4g/L；
优选地，活化液由以下原料制成：柠檬酸三钠130-150g/L、柠檬酸90-100g/L和氯化镍2-4g/L。
其中，柠檬酸三钠典型但非限制性的用量为130g/L、132g/L、134g/L、135g/L、136g/L、138g/L、140g/L、142g/L、144g/L、145g/L、146g/L、148g/L或150g/L；柠檬酸典型但非限制性的用量为90g/L、92g/L、94g/L、95g/L、96g/L、98g/L或100g/L；氯化镍典型但非限制性的用量为2.0g/L、2.2g/L、2.4g/L、2.5g/L、2.6g/L、2.8g/L、3.0g/L、3.2g/L、3.4g/L、3.5g/L、3.6g/L、3.8g/L或4.0g/L。
通过对各原料以及用量的限定，使得该活化液具有良好的溶解石墨和碳化物的能力，因此电净过程所残留在镀件表面的碳化物可以在该活化液活化过程中被去除。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(c)中步骤(c)中，电刷镀时电流密度为14-16A/m2，刷镀时间为0.6-1.2min，刷镀液pH值为6.8-7.0；
典型但非限制性的刷镀液pH值为6.8、6.9或7.0。
通过对刷镀时电流密度、刷镀时间以及刷镀液pH值的限定，使得所刷镀得到的镀层综合性能更好。
作为本发明的一种优选实施方式，步骤(d)中，镀后处理包括对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理；
作为本发明的一种优选实施方式，所述电刷镀工艺方法，包括以下步骤：
(a)对镀件表面先进行粗磨，再进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理，电净处理时镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压8-12V；
采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理，活化处理时镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为15-25V，活化时间为5-15s；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层，电刷镀时电流密度为10-20A/m2，刷镀时间为0.5-1.5min，刷镀液pH值为6.6-7.2；
刷镀液主要由以下原料制成：银盐或镍盐10-30g/L、磺基水杨酸50-200g/L、咪唑50-200g/L、硝酸铈0.1-2g/L、六次甲基四胺0.01-1g/L、二甲基甲酰胺0.01-1g/L、聚乙二醇1-30g/L和醋酸铵10-40g/L；
(d)对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理。
通过对电刷镀工艺方法步骤以及参数的具体限定，使得所得到的镀层的综合质量处于较佳的水平。
根据本发明的第二个方面，还提供了一种镀层，采用上述的电刷镀工艺方法刷镀而成。所得到的镀层平整、光亮、致密、附着力佳且厚度、硬度可控，镀层综合质量较佳。
根据本发明的第三个方面，还提供了上述电刷镀工艺方法或上述镀层的应用。鉴于上述电刷镀工艺方法或镀层所具有的优势，使得其在导电板中具有良好的应用。
下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种电刷镀工艺方法，包括以下步骤：
(a)用铜作为镀件基材，用装载600目砂纸的手持式打磨器对镀件表面进行粗磨，再用装载1000目砂纸的打磨器对镀件表面进行轻微单向细磨，初步清除镀件表面的杂质，同时对镀件表面进行机械抛光，获得光亮、新鲜且微观粗糙的镀件表面；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理；
电净处理时镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压8V，电净液主要由以下原料制成：氢氧化钠20g/L、碳酸钠20g/L、磷酸三钠70g/L和氯化钠2g/L；
采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理；
活化处理时镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为20V，活化时间为10s，活化液主要由以下原料制成：柠檬酸三钠130g/L、柠檬酸90g/L和氯化镍2g/L；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层；
电刷镀时电流密度为15A/m2，刷镀时间为1.0min，刷镀液pH值为6.9，刷镀液主要由以下原料制成：银盐10g/L、磺基水杨酸60g/L、咪唑50g/L、硝酸铈0.2g/L、六次甲基四胺0.1g/L、二甲基甲酰胺0.1g/L、聚乙二醇3g/L和醋酸铵10g/L。
(d)对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理。
实施例2
本实施例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(b)中电净液组成不同之外，其余步骤和工艺参数与实施例1相同。
电净液主要由以下原料制成：氢氧化钠9g/L、碳酸钠50g/L、磷酸三钠50g/L和硅酸钠9g/L。
实施例3
本实施例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(b)中活化液组成不同之外，其余步骤和工艺参数与实施例1相同。
活化液主要由以下原料制成：硫酸30g/L和硝酸50g/L。
实施例4
本实施例提供一种电刷镀工艺方法，包括以下步骤：
(a)用铜作为镀件基材，用装载600目砂纸的手持式打磨器对镀件表面进行粗磨，再用装载1000目砂纸的打磨器对镀件表面进行轻微单向细磨，初步清除镀件表面的杂质，同时对镀件表面进行机械抛光，获得光亮、新鲜且微观粗糙的镀件表面；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理；
电净处理时镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压12V，电净液主要由以下原料制成：氢氧化钠30g/L、碳酸钠25g/L、磷酸三钠75g/L和氯化钠3g/L；
采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理；
活化处理时镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为25V，活化时间为10s，活化液主要由以下原料制成：柠檬酸三钠150g/L、柠檬酸100g/L和氯化镍4g/L；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层；
电刷镀时电流密度为15A/m2，刷镀时间为1.0min，刷镀液pH值为6.9，刷镀液主要由以下原料制成：镍盐30g/L、磺基水杨酸100g/L、咪唑100g/L、硝酸铈2g/L、六次甲基四胺1g/L、二甲基甲酰胺0.5g/L、聚乙二醇15g/L和醋酸铵30g/L。
(d)对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理。
实施例5
本实施例提供一种电刷镀工艺方法，包括以下步骤：
(a)用铜作为镀件基材，用装载400目砂纸的手持式打磨器对镀件表面进行粗磨，再用装载1500目砂纸的打磨器对镀件表面进行轻微单向细磨，初步清除镀件表面的杂质，同时对镀件表面进行机械抛光，获得光亮、新鲜且微观粗糙的镀件表面；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理；
电净处理时镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压10V，电净液主要由以下原料制成：氢氧化钠25g/L、碳酸钠22g/L、磷酸三钠72g/L和氯化钠2.5g/L；
采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理；
活化处理时镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为25V，活化时间为18s，活化液主要由以下原料制成：柠檬酸三钠140g/L、柠檬酸95g/L和氯化镍3g/L；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层；
电刷镀时电流密度为15A/m2，刷镀时间为1.2min，刷镀液pH值为7.0，刷镀液主要由以下原料制成：镍盐20g/L、磺基水杨酸150g/L、咪唑120g/L、硝酸铈1g/L、六次甲基四胺0.8g/L、二甲基甲酰胺0.8g/L、聚乙二醇20g/L和醋酸铵40g/L。
(d)对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理。
对比例1
本对比例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(c)刷镀时间为20s，其余步骤与工艺参数与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(c)刷镀时间为200s，其余步骤与工艺参数与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(c)中刷镀液的原料中未添加咪唑，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例4
本对比例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(c)中刷镀液的原料中未添加六次甲基四胺和二甲基甲酰胺，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例5
本对比例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(c)中刷镀液的原料中未添加聚乙二醇，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例6
本对比例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(c)中刷镀液的原料中未添加醋酸铵，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
对比例7
本对比例提供一种电刷镀工艺方法，除了步骤(c)中刷镀液的原料中未添加硝酸铈，其余步骤以及工艺参数与实施例1相同。
为进一步验证上述实施例和对比例的效果，特设以下实验例。
实验例1
(1)刷镀时间对镀层形貌的影响
DL/T486-2010标准规定，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，因此，厚度是镀层质量的重要指标之一。故对实施例1-3与对比例1和2的镀层使用扫描电镜进行测试，结果见图1-5。
从图2和3中可以看出，当未采用适当电净液(实施例2)或者未采用活化液(实施例3)进行前处理时，镀层的厚度会明显降低，不能满足对镀层厚度的要求。故对于电净液以及活化液的选用也应该在本发明限定的范围内。
从图4中可以看出，当刷镀时间太短(对比例1)，镀层厚度不能满足标准规定要求；从图5中可以看出，电刷镀时间太长(对比例2)，镀层厚度没有明显增加，而且由于是带电工作，镀层容易在空气中氧化发黑，电刷镀时间适中(实施例1)，镀层较均匀且厚度能满足标准规定要求。
(2)刷镀液组成对镀层形貌的影响
图6中(a)为实施例1的镀层表面形貌。从图中可以看出，镀层分布均匀，覆盖能力强，即使是镀件的天然纹络和缺口也被镀层完整覆盖，且镀层致密光亮。该镀层明显优于(b)-(f)所得的镀层表面形貌特征。
图6中(b)为对比例3的镀层表面形貌，对比例3的刷镀液中未添加咪唑。可以看出，在微观下镀层晶粒较为粗大，不够平整，有大量褶皱和空洞，可以看出咪唑的引入能有效控制银沉积结晶的晶粒大小，有效提高镀液的整平能力。
图6中(c)为对比例4的镀层表面形貌，对比例4的刷镀液中未添加六次甲基四胺和二甲基甲酰胺。从图中可以看出(c)镀层表面形貌比(b)要好得多，但微观上依旧有褶皱存在且不平整，晶粒依旧较为粗大。
图6中(d)为对比例5的镀层表面形貌，对比例5的刷镀液中未添加聚乙二醇。从图中可以看出镀层表面多孔且镀层结晶分布不均匀。这说明聚乙二醇的加入，一方面起润湿作用，降低镀液和工件表面之间的表面张力，使电镀过程中阴极产生的氢气泡在镀件表面迅速滑脱，大大降低由于氢气泡滞留而引起的针孔的产生，尤其能避免碳钢等基体产生氢脆；另一方面表面活性剂在镀液中能提高镀层的柔韧性，降低内应力。
图6中(e)为对比例6的镀层表面形貌，对比例6的刷镀液中未添加醋酸铵。从图中可以看出镀层表面存在较多蚀坑，微观上存在严重被腐蚀的现象。这说明镀液pH值对络合剂和Ag+形成配合物的还原过程影响很大，在弱碱性(pH＝8)镀液中络合剂和Ag+的稳定配位浓度高，且随pH值增大，络合剂与Ag+形成的配合物会更加稳定。因此，镀液在电化学沉积过程酸度的增大对刷镀液的稳定配合物浓度有较大影响。
图6中(f)为对比例7的镀层表面形貌，对比例7的刷镀液中未添加硝酸铈。从图中可以看出镀层较为细腻，但微观上存在很多皱纹，说明稀土元素的引入能有效提高镀液的整平能力和覆盖能力。
实验例2镀层与铜基表面结合力
(1)弯曲试验
用铜作为镀件基材，电刷镀后反复弯曲铜片，直至折断。根据断裂面处镀层是否与基体一起断裂、有无起皮现象来判断镀层与基体的结合力。
图7为实施例1提供的镀层在镀件上的弯曲情况。如图所示，断裂面处镀层与镀件一起断裂，在断面上没有出现起皮、镀层脱落等现象，说明镀层与镀件基体的结合力良好。
(2)划痕试验
用硬质划刀在镀件上用力划几条相距各2mm的平行线，并保证划刀的刃口划到基体金属以下。用胶带紧贴在断口处，再撕起，重复十次，以两划线之间镀层有无任何部分脱离基体来判断镀层与基体的结合力。
图8为实施例1提供的镀层在镀件上的划痕情况。如图所示，其两两划线之间镀层无任何部分脱离基体，说明镀层附着力良好。
(3)热震试验
将镀件放入烘箱内，在150℃下烘烤1h，取出后快速风冷至室温，以镀层表面有无起泡来判断镀层与基体的结合力。
图9为实施例1提供的镀层在镀件上的热震情况。如图所示，其镀层表面没有出现气泡或脱离现象，表明热稳定性良好。
综上所述，本发明提供的电刷镀工艺方法可以根据具体应用要求，在一定范围内控制镀层的厚度、硬度，所得到的镀层光亮、致密、附着力佳，综合性能好。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电刷镀工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)对镀件表面进行打磨和抛光处理；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理，采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层，电流密度为12-18A/m2，刷镀时间为0.5-1.5min；
刷镀液主要由以下原料制成：银盐或镍盐10-30g/L、磺基水杨酸50-200g/L、咪唑50-200g/L、硝酸铈0.1-2g/L、六次甲基四胺0.01-1g/L、二甲基甲酰胺0.01-1g/L、聚乙二醇1-30g/L和醋酸铵10-40g/L；
(d)对镀件进行镀后处理。
2.根据权利要求1所述的电刷镀工艺方法，其特征在于，步骤(a)中，对镀件表面先进行粗磨，再进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理；
优选地，采用400-600目的砂纸对镀件表面进行粗磨，再采用1000-1500目的砂纸对镀件表面进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理。
3.根据权利要求1所述的电刷镀工艺方法，其特征在于，步骤(b)中，电净处理时，镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压8-12V。
4.根据权利要求1所述的电刷镀工艺方法，其特征在于，步骤(b)中，电净液主要由以下原料制成：氢氧化钠20-30g/L、碳酸钠20-25g/L、磷酸三钠70-75g/L和氯化钠2-3g/L；
优选地，电净液由以下原料制成：氢氧化钠20-30g/L、碳酸钠20-25g/L、磷酸三钠70-75g/L和氯化钠2-3g/L。
5.根据权利要求1所述的电刷镀工艺方法，其特征在于，步骤(b)中，活化处理时，镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为15-25V，活化时间为5-15s。
6.根据权利要求1所述的电刷镀工艺方法，其特征在于，步骤(b)中，活化液的pH值为3.5-4.0，活化液主要由以下原料制成：柠檬酸三钠130-150g/L、柠檬酸90-100g/L和氯化镍2-4g/L；
优选地，活化液由以下原料制成：柠檬酸三钠130-150g/L、柠檬酸90-100g/L和氯化镍2-4g/L。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的电刷镀工艺方法，其特征在于，步骤(c)中，电刷镀时电流密度为14-16A/m2，刷镀时间为0.6-1.2min，刷镀液pH值为6.8-7.0；
和/或，步骤(d)中，镀后处理包括对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的电刷镀工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)对镀件表面先进行粗磨，再进行细磨，然后对镀件表面进行机械抛光处理；
(b)采用电净液对抛光后的镀件进行电净处理，电净处理时镀件作阴极，刷镀笔作阳极，工作电压8-12V；
采用活化液对电净处理后的镀件进行活化处理，活化处理时镀件作阳极，刷镀笔作阴极，输出电压为15-25V，活化时间为5-15s；
(c)采用刷镀液对活化处理后的镀件进行电刷镀，以形成所需厚度的镀层，电刷镀时电流密度为10-20A/m2，刷镀时间为0.5-1.5min，刷镀液pH值为6.6-7.2；
刷镀液主要由以下原料制成：银盐或镍盐10-30g/L、磺基水杨酸50-200g/L、咪唑50-200g/L、硝酸铈0.1-2g/L、六次甲基四胺0.01-1g/L、二甲基甲酰胺0.01-1g/L、聚乙二醇1-30g/L和醋酸铵10-40g/L；
(d)对镀件进行清洗、干燥、抛光和涂油处理。
9.一种镀层，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的电刷镀工艺方法刷镀而成。
10.权利要求1-8任意一项所述的电刷镀工艺方法或权利要求9所述的镀层在导电板中的应用。
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