手表夹板镀铑工艺及常见故障分析与改进

朱敬洪

(杭州手表有限公司，浙江 杭州 311108)

铑，是一种银白色、稍带浅蓝色调并有光泽,坚硬的金属，具有高反射率，通常不会形成氧化物，化学性质十分稳定，耐腐蚀，光泽性好，镀铑层具有很高的硬度，可达800～1000 HV，非常耐磨，耐热。因此主要用于电镀业，将其电镀在其它金属表面，镀层色泽坚固，不易磨损，反光效果好并能在空气中长期保持其光泽度。瑞士高端品牌手表通常都会用镀铑来代替镀镍，以彰显其高贵的品质。但由于其价格昂贵且价格波动大，因此在国内手表机芯夹板电镀中通常用在高端机芯上，如陀飞轮机芯。

1 手表夹板电镀铑工艺流程及工艺规范

1.1 工艺流程

夹板上挂——除蜡除油——二级逆流水洗——超声除油——电解除油——二级逆流水洗——酸洗——二级逆流水洗——纯水洗——弱酸洗——镀光亮镍——回收——三级逆流水洗——镀铑——回收——三级逆流水洗——中和——三级逆流水洗——超声水洗——超声无水乙醇洗——烘干——下挂、包装、检验。

1.2 酸 洗

当油污不太严重时，为简化工序，减少设备，可把脱脂和酸洗浸蚀工序合并一起进行。即选用乳化能力较强的乳化剂直接和浸蚀剂配合使用。本工艺采用铜件(98%硫酸10%+OP乳化剂2%～3%)；钢铁件(98%硫酸15%～20%，OP乳化剂5%～10%,硫脲5 g/L)[1]，该配方具有除油除锈防过腐蚀一步法功能，特别适合于手表夹板酸洗。

1.3 镀光亮镍

由于锗的价格较高，为了节省锗的用量，在镀锗前先在镀件表面镀光亮镍层。镀镍层略带暗青光泽，色泽偏黄与白金的色泽有较大差异。因此，光亮镀镍，只作铑电镀的过渡镀层[2]。光亮镀镍的配方及工艺采用常见白亮型瓦特型镍工艺。

1.4 镀铑工艺配方

铑(以硫酸铑形式加入):1.5～2 g/L

硫酸(98%):15～25 mL/L;

添加剂A:10～20 mL/L;

温度: 45～60 ℃;

电流密度:1.5～2 A/dm2;

阳极材料:白金钛网；

阳极面积:阴极面积：2:1。

2 镀层质量的影响因素

2.1 镀铑液铑含量的影响

硫酸铑是电镀液的主盐，呈络合盐形式，因使用的是不溶性电极，铑离子会逐渐消耗，铑离子含量过低，电流效率下降，镀层呈暗红色，无光泽。因此，电镀过程中需要按安培分钟定期向槽液中补充硫酸铑溶液。镀液·铑离子含量过高，镀层粗糙，且镀液成本较高，同时电镀时带出量也大，即便是回收也会造成不必要损失。铑含量应控制在1.5～2 g/L,不能高于2.5 g/L。

2.2 电流密度的影响

电流密度对铸镀层质量影响较大,电流密度过高，析氢严重，导致电流效率下降，且易产生针孔，镀层与基体结合力下降。电流密度偏离临界电流密度越远，镀层分散能力和光亮度越高，电流效率越低越省铑，因此要在不断的实际电镀过程中根据实际情况获得最佳电流密度，以保证在获得良好镀层基础上尽可能的节约金属成本。

2.3电镀温度的影响

温度过低，镀层亮度差，温度过高，镀层脆性大 镀液易老化。温度低于20 ℃时电流效率很低，镀层应力大，随着温度的升高，允许的电流密度值随之增大，电流效率也提高，镀层应力减小。但温度太高，溶液蒸发量大，且夹带大量的硫酸雾汽，恶化操作条件；温度太低电流效率大大降低，镀层不亮。一般采用在45～60 ℃电镀。

2.4 酸度影响

锗液的酸度主要由加入的硫酸量来控制， 硫酸有两个重要作用。一防止铑以氢氧化铑沉淀,防止高电流密度区析氢碱化产生沉淀镀。二提高极化度，抑制铑的快速沉积，改善镀液分散能力，提高镀液电导率。硫酸含量过高，电流效率急剧下降，电镀时析氢严重，沉积速度下降，镀层质量差，脆性增大，易产生阴影，镀层质量差。

2.5 添加剂量对电流效率及镀件白度影响

光亮剂的种类很多，主要有无机盐，如硝酸铅、硫酸铜、硫酸铊、硫酸铋、硫酸镉等；还有有机类，如酚磺酸、羟基萘磺酸、吡啶磺酸、桥连二 苯磺酸、水溶性硅油等。由于无机盐添加剂毒性大，一般不采用。添加剂对镀液有很大的影响,特别是对镀件的白度影响较大,其次是对镀层的内应力也有影响[3]。添加剂A为有机添加剂，可增加镀液走位能力，显著增加镀层白度。

3 手表夹板镀铑常见故障及改进

3.1 手表夹板类零件的固有特点

手表夹板主要采用铜合金，重金属合金制作，形状复杂，槽型多，钉子多，孔多，特别是盲孔多。为了美观的需要，还会经常进行各种精饰加工，如喷砂，磨直纹，打太阳纹，打鱼鳞纹，日内瓦纹等，特别是手工磨较大平面时，由于受力不均匀及没有了机械离心作用，零件表面更易产生不规则不均匀的粉末状粘附，抛光零件时常有抛光光亮剂残留。

3.2 常见故障

3.2.1 主夹板位钉生锈

主夹板，重锤等，由于组合件分别由两种或两种以上的金属组合而成，会产生缝隙及不同金属间产生电位差，两种或两种以上不同电极电位的金属处于腐蚀介质内相互接触会引起电化学腐蚀，特别是在大阴极小阳极的情况下，阳极腐蚀加重，如主夹板，主体是黄铜的，上面的位钉是铁的，这就很容易在铁钉部位产生腐蚀[3]，而镀铑液酸度很高且温度也高，这样严重时甚至造成整个位钉腐蚀。

3.2.2 白度不够

镀后整个夹板看上去外观和镀镍差不多，不够白。有时候镀层局部发黄。有的放置一段时间后局部发黄，这种情况以零件边缘发黄为主。

3.2.3 镀层起泡，腐蚀基体。

表现为局部基体被腐蚀，局部起泡，低电流区更加明显。

3.3 改进措施

(1)在电镀时，挂具要经常清洗，停镀时镀槽要加盖，防止掉入灰尘等，以免带入无机和有机杂质污染镀液。而杂质对镀液的影响很大,特别是对氯离子、金属阳离子和有机杂质的污染很敏感。一般杂质含量在1×10-6以上就对镀液产生影响[4]。

(2)在酸性镀铑液中，基体金属必须用贵金属预镀层来充分保护，避免浸入时由于置换反应所引起的结合力不好的现象，最好是带电入槽。镀件不要靠阳极太近，否则由于阳极产生的O2气泡的附着,产生气孔,镀铑后要电解除油、清洗过酸入炉，否则易产生黄渍，很难清洗干净[5]。

(3)镀铑液对氯离子和有机杂质非常敏感，配制镀液时应使用蒸馏水。如果镀铑液被有机物污染,镀液会变黑或镀层呈粉状, 此时加入3 g/L活性炭, 加热到60 ℃,搅拌2 h，然后过滤镀液,就可恢复镀液[6]。

(4)加强水洗，各个工序间的水洗好坏直接影响镀层质量，甚至有人说电镀质量就是洗出来的。操作过程对镀层质量的影响不可忽视，清洗切不可蜻蜓点水，清洗水要干净，清洗要彻底，对于如主夹板这类带有铁钉的零件，水洗后要浸泡在碱水中进行中和，然后再清洗干净后烘干；对于有细缝的零件，镀后应当进行超声清洗再烘干。

4 结 论

在手表机芯制作过程中，各类夹板及重锤是最重要的外观件，其电镀制作的水平直接影响到机芯的档次。根据实际生产经验及实验得出，当硫酸铑含量控制在1.5～2.5 g/L,硫酸控制在15～25 mL/L,温度控制在45～60 ℃，再配上合适的添加剂,可以获得镀件外观白亮，反光率高，色调柔和，抗腐蚀性强，耐摩性好的铑镀层。通过前处理、水洗、镀液维护等整个工艺管理，可以使整个生产得以稳定运行。