铜镀层的防氧化变色

(一)概述

    铜镀层较软，延展性能好。镀一定的厚度后可以基本无气孔，其他金属镀层一般很容易镀在铜层上，而铜也很容易覆盖于各种基材上。因而被用作装饰电镀的底层。

铜镀层导电性和导热性能优良，易于钎焊，在压挤下容易塑性流动而摩擦力不大。因而常用于帮助传导、助焊、压延、拉拔等各种用途。特别是铜突出的导电性能使镀铜工艺在电气产品方面获得了极为广泛的应用。

    铜纤维和晶须也用于复合材料的增强，而铜本身可以厚镀以直接制造零件、模具、印刷制版，复制艺术雕塑和美术品等。

    镀黄铜和镀青铜是实现工业化生产比较早的合金镀层。镀黄铜在装饰方面主要用于仿金，工业上应用首推中温防护，因为锌、隔、锡等镀层都不能在中温工作而黄铜层的防护效果很好。黄铜的强度、腐蚀后的表面状态等方面也优于锌、镉、锡镀层。青铜镀层曾大规模推广应用于铜、镍、铬镀层中以代替镍，节约镍资源。单纯用于装饰时，也可调整以呈现金黄色，所以也是一种仿金镀层。

    铜镀层在大气中并不抗腐蚀，易受氧化而晦暗并失去光泽。水分、硫、氯、二氧化碳等无机物质和许多有机物质都会促使其腐蚀、变色。铜合金镀层也一样，在环境的影响下，同样受腐蚀而失去光泽，变色，因此铜及其合金镀层，无论是作为装饰镀层或功能性镀层，特别是作装饰用时，一定要钝化或在其他方面加以防护，铬酸盐(包括重铬酸盐)钝化是常用的也是比较有效的方法，但是生成的钝化膜不耐磨，钝化后还须在外表涂丙烯酸或聚氨酸之类的清漆等实施双重保护。

(二)铜及铜合金镀层的防护方法

    1.BTA(苯并三唑)浸渍法

    将清洗过的镀铜件放在含0.1mol/L的BTA水溶液中浸渍3～5min,水洗后再在空气中干燥，其表面生成一层CuBTA保护膜，起到了较好的防氧化效果。

    2.铬酸盐钝化

    将镀铜零件清洗干净后，放在4mol/LCrO₃,60℃的水溶液中浸渍3～5min后冲洗吹干，即得到结合力好的防护膜。

    也可以和BTA浸渍法相结合，即先将镀铜件在铬酸溶液中浸渍钝化，吹干后再在BTA溶液中处理。其效果比单一的铬酸盐处理或单一用BTA处理好。

    3.重铬酸盐钝化处理

    将镀铜的零件清洗干净后，先在高浓度的酸性光亮液(H₂SO⁴,HNO₃·H₂O各一份)中浸渍数秒，冲洗干净后再在1%～2%的K₂Cr₂O₇水溶液中浸渍数分钟，可以得到防护性能很好的保护膜。

    4,有机涂层保护

    将清洗干净并吹干后的镀铜件涂上丙烯酸或聚氨酯之类的罩光透明涂料。在适当的温度下烘烤后，可得到膜层极薄，柔软性好，透明清亮，肉眼看不出有膜层的保护膜，保持了镀层原有的颜色及光泽，罩光漆层起隔离防护的作用。

    最好是采用上述1、2、3中一种方法处理后，再加4的有机涂料涂层处理，这样起到双重的防护作用，更可靠保险，效果更佳，防护层的寿命更长。

(三)防铜变色应用实例

    浙江某电镀总厂对仿金镀层(黄铜)采用以下的防护措施取得了较好的效果。

    1.化学钝化

    化学钝化分为铬酸钝化和BTA钝化。经过全面比较，认为BTA钝化的效果优于铬酸钝化，且对环境影响小，经BTA钝化后的色泽更接近于真金色，抗变色性能也优于铬酸钝化，但要选择好的有机封闭涂料。

    2.、配方及工艺条件

    具体如下：

        BTA        3～5g/L        溶液温度        10～60℃

        Ni2+      0.05g/L         处理时间       30～120s

        十二烷基硫酸钠    0.01g/L

    3.有机涂料封闭

    仿金镀层用的有机涂料均含有BTA、抗光蚀剂UV-9之类的物质。能与铜生成Cu-BTA络合物，此膜可起到屏蔽作用，同时抑制氧的还原，使涂料的耐蚀性，抗变色性能提高，抗光蚀剂可以吸收广谱范围的紫外线，保护有机涂料的极性基因不被紫外线触发分解，增强有机涂层的耐蚀性。一种高硬度有机涂料，选用两种热固性树脂，对缩醛树脂进行改造，使之成为一种高透明度的热固性树脂涂料。它的耐水防潮抗变色性能十分优良，而且附着力和机械强度非常好，在仿金层或其他金属表面上涂一层很薄的涂层，即能达到在恶劣环境下长期保护的目的。其配方及工艺条件如下：

        缩醛树脂        4%～5%        醇类         80%～82%

        热固性树脂     3%～4%   BTA与UV-9    0.5%～1%

          环己酮            10%

    涂料经120～150℃烘烤30min左右，形成的有机膜非常坚韧耐磨，防护性能优异。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
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