Гальваническое серебрение меди и сплавов

Серебрение меди, латуни и бронзы - это высокофункциональное покрытие для улучшения тепло и электропроводности, используемое в самых разных отраслях промышленности. Серебрение медных сплавов применяется с конца 1800-х годов на электрических распределительных устройствах и других компонентах, пропускающих электрический ток. В последние годы, гальваническое серебрение электронных компонентов из медных сплавов и латуни, быстро развивается на рынках электроники, автомобилей и электромобилей.
Основная причина заключается в том, что серебро обладает самой высокой электрической и тепловой проводимостью из всех металлов, что способствует эффективной передаче электроэнергии и тепла. Кроме того, оно является относительно мягким металлом, что позволяет серебряному покрытию заполнять небольшие пустоты и микрошероховатости. Это увеличивает эффективную площадь контакта, что приводит к снижению общего сопротивления разъема.

Свойства серебра

Серебро обладает превосходной смазывающей способностью и устойчиво к истиранию при скольжении или вращении. Однако латунные и медные поверхности контактов, работающие под высокими нагрузками, такие как ножевые соединители, могут создавать значительные нагрузки и на гальваническое покрытие. В подобных случаях рекомендуется увеличить толщину серебрения или использовать никелевую подложку. Более тонкое посеребрение без никелевой подложки лучше всего использовать на статических соединениях или соединителях с низким рабочим циклом.
Одной из исторических проблем, связанных с серебрением, является образование соединений сульфида серебра, вызывающих потускнение покрытия, что является прежде всего косметической проблемой, поскольку приводит лишь к относительно небольшому снижению электропроводности. Однако для микроэлектроники и низковольтных разъемов следует учитывать возможность потускнения при правильном выборе средства защиты от него. Для предотвращения потускнения серебра доступно множество различных ингибиторов, которые очень хорошо работают, включая иммерсионные системы на органической основе, основе тиола и олова.

Свойства меди

Медные сплавы уже более ста лет являются основными материалами в электротехнической и электронной промышленности. Это связано с тем, что, подобно серебру, медь также обладает многими полезными свойствами, такими как отличная электрическая и теплопроводность, что делает ее приоритетным металлом для работы с высокими напряжениями и токами. Медь также снижает вероятность коррозии при контакте с такими металлами, как олово, никель или серебро.
По этой причине серебрение меди и её сплавов, латуни, например, обеспечивает множество конструктивных преимуществ, поскольку свойства двух металлов дополняют друг друга. Сегодня доступно множество сплавов меди, которые обеспечивают широкий спектр механических и электрических свойств:

• М1Ф - бескислородная,
• 110 - медь с электролитическим твердым пеком,
• C147 - серосодержащая,
• C172 - бериллиевая

и другие.
Все эти сорта меди и её сплавы могут быть покрыты серебром для повышения электрических и теплопроводных характеристик.

Особенности предварительной подготовки медных сплавов к серебрению

При серебрении медных сплавов, таких как латунь, небольшие различия в составе сплава, могут оказать большое влияние на цикл подготовки изделия к серебрению. Несмотря на то, что большинство медных сплавов содержит основной металл в преимущественном количестве, небольшой процент легирующих элементов может потребовать специальной предварительной обработки или нанесения подслоя для обеспечения адгезии конечного слоя серебра. Ниже приводится краткое описание некоторых из этих факторов для распространенных сортов меди и сплавов.

Серебрение меди М1

Медные сплавы М1 и С110, содержащие 99,9% и более основного металла, являются наиболее простыми для серебрения. Эти сплавы необходимо предварительно обработать щелочью для очистки от загрязнений, и кислотным раствором для удаления оксидов с поверхности. В результате получается "активная”, восприимчивая, к серебрению поверхность меди.
Вышеуказанные этапы называются стандартным методом покрытия, который требует лишь незначительных изменений для адаптации к другим медным сплавам.

Серебрение сернистой меди C147

Медь C147 - это, по сути, чистая металл с добавлением всего около 0,4% серы. Однако это небольшое добавление серы придает C147 значительно улучшенную обрабатываемость по сравнению C101 или C110. Фактически, C147 имеет тот же уровень обрабатываемости, что и теллуриевая медь C145. С точки зрения нанесения покрытий, С147 гораздо предпочтительнее С145, поскольку в сплаве отсутствует теллур. Поскольку C147 не содержит теллура, его можно предварительно обработать и нанести покрытие без необходимости воздействия кислоты в соответствии со стандартным методом, указанным выше. Таким образом, C147 может обеспечить значительную экономию средств по сравнению с теллуриевой медью C145 для серебрения. Это особенно актуально, если детали имеют сложную геометрию.

Серебрение бериллиевой меди (С172 и С173)

Бериллиевый сплав проходит специальную предварительную обработку из-за содержащегося в ней 1,9% бериллия. Из-за этого на поверхности, как правило, образуется оксид бериллия, который необходимо удалить перед нанесением покрытия на деталь. Кроме того, медь С172 и С173 часто подвергается термической обработке перед нанесением покрытия, что приводит к образованию накипи при термической обработке, которую необходимо удалить перед нанесением покрытия. Наиболее распространенным методом удаления слоя оксидов/окалины является процесс погружения в смесь нескольких кислот, в результате удаляется оксидный слой и области, богатые бериллием, оставляя активную поверхность. После чего можно использовать стандартный метод нанесения покрытия.

Серебрение латуни Л60-96

Медно-цинковый сплав можно считать основной формой латуни, поскольку она представляет собой только комбинацию этих 2-х металлов. Цинк обычно составляет около 30% состава материала, остальное - медь. Латунь Л70 очень популярна, поскольку обладает хорошей коррозионной стойкостью и самой высокой пластичностью среди желтых латуней. Л70 обычно используется для изготовления штампованных или вытянутых деталей. Несмотря на значительную разницу в составе, латунь подвергается предварительной обработке так же, как медь С102 и С110. Однако при активации сплава необходимо соблюдать осторожность, чтобы не переборщить с очисткой материала, поскольку цинк в сплаве может вступать в реакцию с кислотой и в результате серебрение латуни не будет иметь должной адгезии, что приведет к отслаиванию серебра.

Серебрение свинцовой латуни (латунь ЛС58-63)

Свинцовая латунь отличается от цинковой более высоком содержанием цинка (около 37%) и наличием свинца (около 3%). Добавление свинца делает латунь ЛС63 одним из наиболее хорошо обрабатываемых медных сплавов, который обычно используется для токарной и фрезерной обработки. Побочным эффектом добавления свинца является то, что требуется внести изменения в предварительную обработку этого сплава. Необходимо использовать двухкомпонентный кислотный травильный раствор, при котором первая кислота удаляет стандартные оксиды меди / цинка с поверхности, а вторая удаляет любые присутствующие на поверхности свинцовые включения. Как и в случае с латунью Л70, необходимо соблюдать осторожность, чтобы не подвергать латунь чрезмерной очистке, поскольку цинк в основе делает сплав более деликатным, чем чистый медный сплав. После указанной выше подготовки, можно приступать к серебрению латуни.

Толщина покрытия латуни и меди при серебрении

Толщина серебрения меди или латуни, а также других медных сплавов, обычно укладывается в один из четырех диапазонов толщины: декоративное покрытие, покрытие для легких, умеренных или интенсивных нагрузок и для применения в подшипниках. В каждой из этих различных категорий используется разный диапазон толщин, необходимых для нанесения покрытия на деталь в соответствии с требованиями технической документации.

Категория	Толщина	Описание
Декоративное	1-2 мкм	Серебрение элементов дизайна и изделий из латуни или меди, не подверженных износу и коррозии.
Легкие нагрузки	2-6 мкм	Серебрение латунных и медных разъемов и контактов из латуни ограниченного применения, без воздействия окружающей среды
Умеренные нагрузки	6-20 мкм	Серебрение медных разъемов с высокими коммутационными и контактными нагрузками в условиях легкого воздействия окружающей среды
Интенсивные нагрузки	20-50 мкм	Высокий износ при больших контактных нагрузках, высокая коррозионная среда, включая воздействие химических веществ
Покрытие подшипников	>50 мкм	Подшипники для применения в тяжелом оборудовании, нефтегазовой или аэрокосмической промышленности

Стоимость серебрения деталей из латуни и меди

Цена серебрения, зависит от ряда факторов:
количество деталей в партии, толщина покрытия, размер изделия, рыночная стоимость серебра и некоторых других.

Одним из важнейших факторов влияющих на стоимость серебрения, является метод покрытия - в барабане или на подвеске. Мелкие и легкие детали проходят гальваническую обработку в барабанах, крупные - на подвесках. Подробнее о методах гальванического покрытия

Подведем итог

Серебрение латуни или меди позволяет получать высокопроводящее, антифрикционное и коррозионностойкое покрытие, используемое во многих областях промышленности.
Сочетание серебряного покрытия с медью или латунью создает поверхность, обладающую высокой проводимостью как в термическом, так и в электрическом отношении, что делает эту комбинацию отличным решением для деталей, передающих тепло или электричество.
Разнообразие медных сплавов обеспечивает широкий спектр механических свойств, что расширяет области применения меди. Сплавы меди должны быть предварительно обработаны и активированы уникальными способами, которые могут повлиять на методы и стоимость нанесения серебрения.
Правильный выбор подслоя и толщины серебрения имеют решающее значение для функционирования медного или латунного компонента с серебряным покрытием, обеспечивающего соответствие предполагаемого срока службы.