镀铜层颜色差异探讨

刘莉 李庆春 赵冬梅

摘 要：电镀铜层进行除氢钝化处理后，铜层表面呈现的颜色差异很大，验收标准上没有详细的规定，影响到检验员对表面颜色的判定。该项目通过对影响铜层颜色变化的原因进行阐述，并对影响铜层颜色差异的工艺参数进行验证试验，从而指导生产过程。

关键词：镀铜；后处理；颜色差异

引言

为了提高铜层的耐蚀性，零件在镀铜后通常进行加热处理和钝化处理。在除氢和钝化处理后，铜层表面呈现的颜色差异很大，验收标准上没有详细的规定，影响到检验员对表面颜色的判定。该项目通过对影响铜层颜色变化的原因进行阐述，并对影响铜层颜色差异的工艺参数进行验证试验，从而指导生产过程。

铜层受环境的影响表面颜色会呈现出不同的颜色，是铜层本身固有的特点。

铜层在空气中被氧化后形成氧化铜和氧化亚铜，分别呈现黑色和红色。

化学反应方程式为：2Cu+O2=2CuO 4Cu+O2=2Cu2O

铜层在潮湿的空气中形成了碱式碳酸铜，呈现灰绿色。

化学反应方程式为：2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2（OH）2

1 电镀铜工艺流程

镀铜工艺流程为：装挂——电解除油——流动热水洗——流动冷水洗——水膜检查——弱腐蚀——流动冷水洗——预镀镍——流动冷水洗——镀铜——流动冷水洗——光泽处理——流动冷水洗——钝化——流动冷水洗——吹干——拆卸

2 试验材料

（1） 零件材料为GH2132，销轴，100件。

（2） 零件材料为12Cr2NiWA，齿轮，8件。

3 结果讨论与分析

首先，针对电镀铜及后处理工序的工艺参数进行了初步验证试验，确定了影响铜层颜色变化的主要因素，分别是电流密度、钝化时间及清洗质量。针对电流密度、钝化时间及清洗质量三个主要因素开展了试验研究。

3.1 电流密度对颜色变化的影响

以008-1.H齿轮为例，进行电流密度对铜层颜色变化影响的试验，试验结果见表1。

试验结果表明：镀铜过程中电流密度的选择对铜层除氢后表面颜色的变化有很大影响。对于该批零件电流密度采用工艺规程规定的中下限，适当的延长电镀时间，除氢后的铜层表面颜色与除氢之前的颜色最接近。

铜层颜色受零件表面粗糙度、铜层质量、存放环境等多方面因素的影响。通过2014年上半年对多个零件号，多批次零件的生产过程的跟踪，除氢后铜层颜色基本上呈现以古铜色、浅红色为主，略带蓝色的彩虹色，表面带有金属光泽。

3.2 钝化时间对颜色变化的影响

按典型工艺规程规定钝化时间是3S-8S，我们分别取3S、5S、8S进行了工艺试验，试验结果见表2。

试验结果表明：没有加热处理的零件颜色变化不明显，在加热处理后颜色变化较明显，钝化5S得到的钝化膜外观质量最好。

3.3 清洗质量对颜色变化的影响

在电镀过程中需将零件放到导电筐内施镀，零件的互相叠放可能影响清洗和干燥的效果，是导致镀层变色的原因之一，围绕这兩方面我们开展了验证试验。

对清洗和干燥效果的验证：选择钝化时间为5S，试验结果见表3。

试验结果表明：清洗30S、2min，并用压缩空气吹干得到的膜层外观质量较好，其中2min清洗比30S的膜层更有光泽。

4 结束语

镀铜过程中电流密度的选择对铜层除氢后表面颜色的变化有很大影响，电流密度采用工艺规程规定的中下限值，得到的铜层颜色与未除氢的颜色最接近；钝化时间为5S时的钝化膜的颜色、光泽上最好；清洗的质量对铜层颜色变化起着重要作用，清洗水的压力大，清洗时间长，保证零件表面能够彻底清洗，镀层颜色变化是最小的。

作者简介：刘莉（1976，9-），女，辽宁北镇，高工，研究方向：表面处理技术。