李 飛， 劉蓮英， 靳 媛

(山西北方惠豐機(jī)電有限公司，山西長治 046012)

影響電鍍層質(zhì)量的因素及生產(chǎn)中注意事項

李 飛， 劉蓮英， 靳 媛

(山西北方惠豐機(jī)電有限公司，山西長治 046012)

介紹了影響電鍍層質(zhì)量的物理、化學(xué)及人為三大影響因素，物理因素主要為鍍件材料、形狀及表面狀態(tài)等;化學(xué)因素主要為化工材料及配液用水等。論述了電鍍工藝中掛具、陽極、設(shè)備及包裝對鍍層質(zhì)量的影響，并針對這些質(zhì)量影響因素在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意的事項進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

鍍層質(zhì)量;影響因素;注意事項

引 言

電鍍過程中影響電鍍層質(zhì)量的因素較多且復(fù)雜，但總的可以歸結(jié)為物理的、化學(xué)的和人為的三種影響因素，在生產(chǎn)過程中，對這三種影響因素加以控制和注意，就會獲得滿意的、穩(wěn)定的鍍層質(zhì)量。

1 物理因素

影響電鍍層質(zhì)量的物理因素主要有受鍍零件、掛具、裝掛方式、陽極、設(shè)備、包裝及貯存環(huán)境等。

1.1 受鍍零件

受鍍零件基體材料、形狀大小、表面質(zhì)量對電鍍層的影響非常大，這是不容忽視的。

1.1.1 基體材料

在設(shè)計產(chǎn)品零件時，如該零件需要鍍覆，設(shè)計者應(yīng)充分考慮零件材料的鍍覆性，當(dāng)合金中非主成分的銅、鋁及鎂等金屬總含量超過指標(biāo)時，其表面就很難獲得合格的鍍覆層;另外，有些采用不符合標(biāo)準(zhǔn)或劣質(zhì)原材料加工零部件，當(dāng)加工零部件材料中的鉛、錫或鎘等金屬雜質(zhì)含量超過一定量時，也難以在零部件表面獲得優(yōu)質(zhì)的鍍覆層。

針對基體材料影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)設(shè)計者在選擇零部件材料時，除考慮材料在產(chǎn)品中的性能外，還應(yīng)考慮表面處理對材料的選擇性。2)應(yīng)選擇符合標(biāo)準(zhǔn)要求的材料加工零部件。

1.1.2 形 狀

對于電鍍來說，產(chǎn)品零件的幾何形狀是不確定的，是變動量最大的物理因素，也是決定電鍍加工難易程度的重要因素。零件形狀越復(fù)雜，電鍍難度系數(shù)就越大，對于外形復(fù)雜的零件，在進(jìn)行電鍍加工時，突起的部位會因電流過大而燒焦，而低凹部位又因電流過小而鍍層很薄或根本鍍不上鍍層，即便是簡單的平板零件，如不采取保護(hù)措施，也會使平板四周鍍層較厚，而中心部位鍍層厚度較薄。

針對形狀大小影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)鍍覆形狀復(fù)雜的零件時，應(yīng)盡可能選取分散能力好的鍍液。2)根據(jù)零件形狀選擇合適的掛具及裝掛方式，避免窩氣、尖端放電或深孔無鍍層等疵病的產(chǎn)生。3)零件盲孔較小、較深時，在電鍍之前應(yīng)采用特殊方法將盲孔內(nèi)異物(屑、油污等)清洗干凈;在電鍍之初還應(yīng)選擇正常電流的1.5～2.0倍沖擊鍍2～3 min，使盲孔內(nèi)盡可能深的部位鍍上鍍層;電鍍之后還應(yīng)采用注射清洗法將盲孔內(nèi)的鍍液清除，防止鍍液與零件基體反應(yīng)，使零件遭受腐蝕或干涸在盲孔內(nèi)影響盲孔尺寸。

1.1.3 表面質(zhì)量

除考慮零件基體材料、形狀大小對鍍覆性的影響外，零件的表面質(zhì)量也是至關(guān)重要的。首先，零件的表面粗糙度對孔隙率、外觀及耐蝕性等質(zhì)量指標(biāo)影響較大。零件的表面粗糙度越低，孔隙率越小，外觀和耐蝕性也越好;反之，零件表面粗糙度越大，孔隙率越高、外觀和耐蝕性越差。因此，除非零件表面粗糙度大對產(chǎn)品的使用性能有特別的作用之外，應(yīng)該盡可能的降低零件表面粗糙度，至少應(yīng)該低于鍍覆后要求的表面粗糙度值。此外，電鍍時氫更容易在粗糙表面上析出，表面粗糙度越大，析氫就越厲害，鍍層就越不易沉積，電流效率和覆蓋能力也隨之降低。其次，諸如零件表面上的斑點(diǎn)、凹坑、劃痕及毛刺等缺陷，在鍍覆前如不采取特殊措施加以消除，這些缺陷在電鍍時是無法消除的，將直接影響零件表面鍍層外觀質(zhì)量。

針對表面質(zhì)量影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)如產(chǎn)品對耐蝕性有較高要求，應(yīng)適當(dāng)降低零件表面粗糙度。2)為達(dá)到零件最終表面粗糙度要求，鍍覆前的零件表面粗糙度至少應(yīng)低于圖紙要求的一半。3)表面質(zhì)量較差影響到電鍍層質(zhì)量時，應(yīng)采取有效措施在電鍍之前加以消除。

1.2 陽 極

電鍍陽極的主要作用是導(dǎo)電和向鍍液中補(bǔ)充金屬陽離子。陽極面積的大小、陰陽極間距離、陽極懸掛方式會直接影響電鍍時的導(dǎo)電性，陽極的表面積與純度對維持鍍液中金屬陽離子濃度又尤為重要。

針對陽極影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)陽極以使用鈦籃為最佳裝載方式，既可保證陽極面積不發(fā)生大的波動，又可使陽極利用率大大提高。2)對于光亮鍍鎳、鍍鋅等鍍種，應(yīng)在陽極上套陽極袋，這樣可有效防止陽極泥渣進(jìn)入鍍液，避免鍍層產(chǎn)生毛刺或堆積。3)選購陽極時，其表面質(zhì)量和化學(xué)成分均應(yīng)符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)，保證陽極在生產(chǎn)過程中正常溶解，并盡可能減少異金屬雜質(zhì)對鍍液、鍍層性能的不良影響。4)在配置陽極時最好將陽極配置在陰極兩側(cè)，鍍硬鉻時，還應(yīng)根據(jù)零件形狀配置象形陽極等輔助陽極及防護(hù)陰極。5)陽極懸掛時，應(yīng)由中間向槽兩邊均勻分開，并且保持中間密度高，兩邊密度小的原則，這樣有利于電流的均勻分布;另外，陽極的上端應(yīng)浸在液面以下并略低于陰極100～150 mm，下端略高于陰極100～150 mm(圖1)，這樣可有效防止掛在上、下端的零件因電流過于集中而造成粗糙或燒焦。

圖1 陰陽極懸掛示意圖

1.3 掛 具

掛具按照電鍍方式不同，可分為掛架、滾筒或籃筐三類。一般來說，對于簡單的小零件可采用滾筒、籃筐(如標(biāo)準(zhǔn)件)，稍大的復(fù)雜零件可采用掛架，但對于那些形狀特異，帶有深孔的零件還應(yīng)設(shè)計輔助陽極，以解決深孔處鍍層問題。掛具設(shè)計與選擇是否合理對電鍍層質(zhì)量影響非常大，工藝人員在編制工藝和設(shè)計掛具時一定要注意以下幾點(diǎn):1)設(shè)計掛具時，除考慮零件裝卸方便、堅固耐用外，更重要的是要保證零件鍍層的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。2)為提高電流效率，減少貴重金屬的損失，除掛具與零件、與極杠接觸部位，其余部位應(yīng)涂絕緣膠。3)在不同鍍種之間共用掛具時，應(yīng)將掛具上原有鍍層退除、殘留鍍液清洗干凈后再進(jìn)行電鍍，避免鍍液交叉污染，影響鍍層質(zhì)量。4)為保持良好的通電狀態(tài)，多用張力掛鉤，少用重力掛鉤。

1.4 裝掛方式

有人認(rèn)為裝掛很簡單，就是把零件簡單的掛在掛鉤上。殊不知，裝掛也是講究學(xué)問的，裝掛時應(yīng)根據(jù)零件形狀、材質(zhì)、設(shè)計要求等要素選擇不同的裝掛方式，以保證零件裝掛穩(wěn)妥、導(dǎo)電良好。

裝掛應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)零件存在盲孔、凹槽時，盡量將盲孔、凹槽斜向上懸掛，避免窩氣。2)性能零件，盡量不要裝夾零件的關(guān)鍵部位或有性能要求的表面。3)裝飾零件，盡量不要裝夾外露部位。4)質(zhì)輕零件，裝掛時應(yīng)有防止零件漂離掛鉤措施。5)易變性、磕碰零件，應(yīng)逐一上掛、下掛，并相互間保持距離。6)帶有尖端，尖腳部位突出零件，懸掛時應(yīng)使突出部位遠(yuǎn)離陽極，并利用零件本身相互遮擋，防止電流尖端效應(yīng)。7)對于需要在較高溫度鍍液下電鍍的零件，裝夾零件緊度要適中，防止零件因夾緊而變形。

1.5 設(shè) 備

電鍍設(shè)備有很多，如鍍槽、電鍍電源、加熱或降溫系統(tǒng)、循環(huán)過濾系統(tǒng)、干燥除氫烘箱及陰極移動(旋轉(zhuǎn)、滾動)裝置等。這些設(shè)備對電鍍層質(zhì)量影響非常大。電鍍使用的電源在GJB480A-1995中明確規(guī)定，高強(qiáng)度鋼電鍍電源的波紋系數(shù)不大于10%，鍍硬鉻電源的波紋系數(shù)不大于5%，采用的電流表、電壓表精度不得低于1.5級。除了必備的鍍槽和電源，其它設(shè)備如干燥設(shè)備對鍍鋅零件來說，就像是保暖箱，溫度過低，鈍化膜層得不到老化，耐蝕性降低，θ超過50℃，鍍鋅鈍化膜層又會開裂，同樣耐蝕性也會打折扣;循環(huán)過濾設(shè)備對光亮鍍鎳來說尤其重要，一旦沒有或出現(xiàn)故障，光亮鍍液內(nèi)的機(jī)械雜質(zhì)會隨金屬鎳一同在零件表面上沉積，使鍍層變得暗淡、粗糙、甚至出現(xiàn)顆粒;除氫烘箱對高強(qiáng)度鋼或抗拉強(qiáng)度大于1 050 MPa的鋼制零件電鍍來說，又是必要的。

針對設(shè)備影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)根據(jù)電鍍工藝、鍍層類別配備相應(yīng)設(shè)備;2)選擇設(shè)備型號、精度等級時，按照國家標(biāo)準(zhǔn)或國家軍用標(biāo)準(zhǔn)的最低要求選取即可，在兼顧零件表面質(zhì)量的同時，可以有效降低成本;3)維護(hù)保養(yǎng)，設(shè)備在使用過程中要注意保養(yǎng)和維護(hù)，否則容易削弱它原有的作用或功能，成為形同虛設(shè)。

1.6 包 裝

成品件的包裝作為電鍍的最后工序也是必不可少的，特別是一些鍍錫、鍍銀零件，赤手接觸容易產(chǎn)生手指印痕;裸露存放，表面又極容易氧化變色，直接影響零件的外觀、焊接性和導(dǎo)電性。

針對包裝影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)包裝時應(yīng)事先檢查包裝袋(箱)是否潔凈、結(jié)實。2)外觀要求嚴(yán)格的產(chǎn)品或精密零部件應(yīng)采用專用包裝盒，以免損傷、磕碰。3)在包裝箱內(nèi)多層擺放零件時，每層之間應(yīng)采用硬紙板間隔，頂層零件應(yīng)略低于容器邊緣。4)包裝或擺放零件時，應(yīng)戴潔凈的手套，以防裸手與零件接觸時，手中的汗液腐蝕零件。5)根據(jù)鍍層類別選擇適合材料的包裝箱，特別是對于易變色的鍍銀、鍍錫零件最好采用真空包裝，如條件不允許應(yīng)采用氣象防銹紙袋或夾鏈袋，禁止采用白紙或橡膠類包裝盒(含有硫)。6)凡與零件直接接觸的包裝材料應(yīng)無腐蝕性，不與零件直接接觸的包裝材料不應(yīng)有腐蝕性氣體放出。

1.7 貯存環(huán)境

電鍍后的零件，每一種鍍層都有它的貯存環(huán)境，只有在適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸认?，鍍覆后的零部件才會貯存長久。

針對貯存環(huán)境影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)貯存環(huán)境首先應(yīng)保持清潔干凈。2)貯存期較長的零件應(yīng)放入帶蓋的容器內(nèi)或在零件頂層放置紙板，以免灰塵落入。3)根據(jù)鍍層類別、基體材料應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)馁A存條件(溫度、濕度等)。

2 化學(xué)因素

2.1 工藝材料

電鍍液對雜質(zhì)的敏感度極強(qiáng)，即便是配制槽液用水，也是非常有講究的，針對工藝材料影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)在工藝標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定所用化學(xué)藥品和材料的規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)，并要求采購部門嚴(yán)格按照規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)采購。2)重要的化學(xué)藥品和材料應(yīng)做進(jìn)廠復(fù)驗;關(guān)鍵的化學(xué)藥品和材料應(yīng)定點(diǎn)定質(zhì)供應(yīng);輔助材料必須具有進(jìn)廠合格證明和質(zhì)量保證單。3)當(dāng)配制電鍍?nèi)芤盒枰a(bǔ)充成分領(lǐng)取化工材料時，應(yīng)仔細(xì)查看材料合格證及有效期，確保材料在有效期內(nèi)使用。

2.2 工 藝

2.2.1 前處理

通常前處理指的是除油和除銹，但面對各種基體材料、各種狀態(tài)、各種形狀大小的零件均清洗干凈并不是容易的事情，影響因素極多。針對前處理影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)電化學(xué)除油時間不易過長，如陰極電化學(xué)除油時間過長會引起滲氫，陽極電化學(xué)除油時間過長會引起銹蝕。2)因金屬對堿有一定的親和力，除油完畢后應(yīng)采用熱水(θ≥60℃)和增加清洗次數(shù)的方法加以清洗，保證清洗質(zhì)量。3)對抗拉強(qiáng)度在1 300 MPa以上的高強(qiáng)度鋼零件、彈性零件、冷作硬化狀態(tài)下的薄壁零件(壁厚≤1 mm)，嚴(yán)禁酸洗和陰極除油。4)除油工序結(jié)束后，應(yīng)采用水膜連續(xù)性的方法進(jìn)行檢查，對于表面較大的零件以水膜持續(xù)30 s不斷裂為合格。5)易切削鋼含 S、P較高，采用酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)≤10%，t≤1 min，不要進(jìn)行酸電解。6)酸浸蝕的時間、溫度及濃度要嚴(yán)格控制，過度浸蝕或浸蝕不足都會造成鍍后零件粗糙度欠佳或鍍層附著強(qiáng)度不好。

2.2.2 電 鍍

電鍍是電鍍過程的主工序，其影響因素較多，鍍液成分及濃度、工作溫度、pH、電流密度、鍍液雜質(zhì)含量等都是直接影響電鍍層質(zhì)量的主要因素，控制好這些因素是電鍍工序的關(guān)鍵。

針對電鍍工序中的主要影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)各種槽液成分必須保持在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)，并定期分析與調(diào)整。2)每個槽子上都要掛標(biāo)牌，標(biāo)明槽液成分、濃度及pH，超出規(guī)定范圍和逾期未分析的槽子應(yīng)掛禁用牌。3)調(diào)整pH時應(yīng)采用與主鹽同離子的酸或堿稀釋，并在攪拌下加入，防止局部pH過高，造成鍍液內(nèi)其它成分水解或沉淀析出。4)為防止添加劑的不足或過量，應(yīng)按照消耗量(通電安培小時數(shù))少加勤加。5)進(jìn)鍍槽的前一道清洗水應(yīng)與配制鍍液時用的水相同，防止異金屬離子的帶入。6)濕處理工序間不允許零件表面干燥，所有工序中也要謹(jǐn)防表面被污染。

2.2.3 后處理

電鍍層在完成電鍍后進(jìn)行后處理是必須的，至少要經(jīng)過清洗和干燥，甚至為了實現(xiàn)產(chǎn)品的性能或設(shè)計目的還要進(jìn)行更多的后處理，諸如鈍化、封閉、除氫或涂防變色劑等，以使鍍層性能得到更好的保證和加強(qiáng)，但若處理不好，不但鍍層性能得不到保證，反而會使鍍層質(zhì)量變差。

針對后處理影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)采用堿性電鍍液電鍍的零件，電鍍后清洗時應(yīng)采用流動熱水或熱水浸泡方式進(jìn)行清洗，并增加中和工序。2)干燥前的鍍件應(yīng)采用熱的純水燙洗，這樣可以加速脫水，有效防止水跡或水斑的形成。3)為防止壓縮空氣中異物污染鍍件，應(yīng)定期對壓縮空氣進(jìn)行檢查，不得有油、水和固體顆粒。4)進(jìn)入烘箱烘干的零件，應(yīng)事先把零件表面的余水吹干，防止形成水跡(鍍鎳、鍍錫等鍍層)或造成鈍化膜層脫落(鍍鋅)等疵病。5)對于需要除氫的零件應(yīng)注意除氫前必須把零件清洗干凈，否則在高溫下，殘留的鍍液會腐蝕零件;除氫溫度不宜過高，特別是鍍鋅后除氫θ不宜超過250℃，否則鍍鋅層的結(jié)晶組織會變形、變脆，影響抗蝕性能。

3 人為因素

人為因素是電鍍過程中影響鍍層質(zhì)量最大、最活躍的因素。在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，在工藝、設(shè)備及材料等相同的情況下，操作人員不同，電鍍出的產(chǎn)品零件外觀、厚度等會有差異，甚至?xí)a(chǎn)生質(zhì)量問題。杜絕和減少人為因素的影響，對提高鍍層質(zhì)量致關(guān)重要。

針對人為影響因素應(yīng)注意以下幾點(diǎn):1)制定準(zhǔn)確的、規(guī)范的、先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，實現(xiàn)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。2)管理人員應(yīng)充分行使管理職能，經(jīng)常到生產(chǎn)現(xiàn)場監(jiān)督檢查工藝規(guī)程執(zhí)行情況，并做好監(jiān)督檢查記錄。3)正確對待化驗分析崗位，提高分析人員的素質(zhì)及分析技能，將鍍液各成分控制在最佳范圍。4)從事電鍍的操作人員應(yīng)以年度進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)和考核，考核主要包括應(yīng)知應(yīng)會兩個方面。

綜上所述，影響電鍍層質(zhì)量的因素很多，但對每一影響因素加以認(rèn)真對待，從細(xì)節(jié)入手，就會排除這些不利影響，甚至可以將這些影響因素轉(zhuǎn)化成有利因素。

Factors Affecting Coating Quality and Notices in Electroplating Production

LI Fei，LIU Lian-ying，JIN Yuan

TQ150.6

B

1001-3849(2011)11-0022-04

2011-04-22