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零件镀前的主要影响因素


通常情况下,工程技术人员比较重视电镀表面处理工艺对镀层质量的影响,而忽视零件的材质、零件的表面状况、零件的几何因素等对镀层质量的影响。


 

1. 零件材质的影响
设计人员根据产品的结构及性能的需要选择材质,有金属材质(如钢铁、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、锌基合金、镁及镁合金、钛及钛合金等)和非金属材质(如塑料、陶瓷、玻璃、玻璃钢、石膏等)。这些基体材料特性差异很大,在进行镀覆时所采用的工艺流程、溶液配方和前处理方法也差异很大,因此,对镀层质量会产生不同影响。
 
金属材料中含有的元素种类和数量决定了材料的品种和牌号、规格和金相组织的特点等。金属材料含有不同种类的微量元素,这些元素会影响镀前处理的工艺流程和方法,同时也影响镀层的外观及质量。具有多相金相组织的金属,随所含的元素种类和含量的不同,金属表面上的化学不均一性差异很大,它们的前处理工艺可能不一样,并且对镀层质量产生不同的影响。比如,对于不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金等这些特殊金属材料,镀前都必须经过特殊的前处理;对于非金属材料,镀前必须经过表面金属化处理,以保证零件表面达到“金属纯”,至少达到“电镀纯”的表面,然后才能进行电镀,保证镀层的结合力和镀层的完整性等使用性能。


 
2. 零件形状的影响
零件形状对电镀层质量的影响,主要是影响阴极电流在零件表面分布的均匀性。在零件深凹处,不容易镀上镀层或镀层较薄,而零件的棱角部位的镀层由于电流较集中而容易烧焦或粗糙,较大面积的平面零件中间部位与边缘的镀层其厚度差异也很大。形状复杂的零件在电镀时各部位表面上的镀层厚度差异很大,甚至某些部位出现“气袋”而镀不上镀层。另外,由于形状复杂而藏液,造成工序间的交叉污染而产生电镀故障。
 
由于零件的形状不同,电镀时挂具的设计显得非常重要,如何选择(或设计)合适的挂具和装挂点,来保证零件的镀层质量,是工程技术人员必须重视的问题。


 
3. 零件尺寸精度的影响
由于产品性能和使用环境不同,对镀层厚度要求也有差异,一般镀层厚度可以从几微米到100微米,有的甚至可以达到1000µm以上。假如零件没有尺寸要求,在零件的最终尺寸上进行电镀和化学镀都可以;假如零件的尺寸精密度较高,相互间配合公差小,若镀层超过公差要求,对产品的装配和性能都是不利的。为了解决有配合要求的零件镀后尺寸配合问题,产品的设计和工艺部门须事先预留镀层厚度和镀层的尺寸偏差,此外,还应考虑到因零件形状不同而引起镀层厚度不均匀的问题。
 
为了解决零件镀层因配合而出现的故障,一般可以采取以下方法:(1)在耐腐蚀性能允许的条件下,适当地减少镀层厚度,以减少镀层厚度对配合尺寸的影响;(2)在零件性能允许的条件下,采用酸洗和化学抛光等工艺,事先对零件进行处理,再控制零件需要电镀层的厚度,以保证满足装配的要求;(3)在零件机加工过程中,预留一定的镀层厚度尺寸;(4)选用耐腐蚀性能更好的基体材料以减薄镀层厚度;(5)选用高耐腐蚀镀层,降低镀层厚度,保证镀层的防护性能。


 
4. 零件表面粗糙度的影响
零件表面的粗糙度是设计者根据产品的性能、装配因素等确定的,设计者往往很少考虑表面粗糙度对镀层质量的影响。零件表面粗糙度首先影响零件面积的真实性,表面粗糙度大,零件表面的真实面积与计算面积之间的偏差就大。在同样的电流密度下电镀时,表面粗糙度大的零件比表面粗糙度小的零件上的镀层,要达到同样平均厚度的时间要长。当镀覆内孔、槽、内螺纹的零件时,表面粗糙度越大,不仅降低电镀沉积速度,还明显影响零件深凹部位的镀层的深镀能力和均镀能力。表面粗糙度越大,镀层外观越差,表面越容易粘附赃物,其耐腐蚀性能降低等。
 
在允许的情况下,可以通过机械磨光、化学抛光处理等方法,来降低零件表面的粗糙度,提高零件表面的镀层质量。
 


5.零件加工(成形)工艺的影响
零件加工(成形)的方法很多,如车、铣、磨、刨、冲压、热塑、铸造等,无论哪种加工(成形)方法往往会对零件表面状况及性能产生一定影响。如:经过车、刨、铣、磨的零件可能会带有剩磁;经冲压和铸造的零件可能存在内应力;经机加工的零件,其表面缺陷处易渗入油污,很难除尽,在电镀时还易造成交叉污染;弹性零件、冷轧薄板冲压件等在机加工过程中易形成应力集中区。因此,金属基体的表面质量对镀层质量的影响是不可忽视的。


 
6. 零件结构形式的影响
需要电镀的零件常会遇到搭接焊或电焊组合件、压配合件、铆接连接的组合件,也有折叠或卷边的金属薄板片、间隙很少的波纹状零件等。这些零件往往留有缝隙、砂眼、孔穴、夹杂物等,由于在前处理工序中不容易清洗干净,不仅污染镀液,而且容易在这些缺陷处造成镀层质量异常(如:镀不完整、起泡、鼓包),甚至镀层干燥或长期存放后会出现残留溶液痕迹等。这些是零件发生腐蚀的腐蚀源,是造成镀层腐蚀的主要原因。


 
7. 零件材料金相因素的影响
金相因素包括基体材料含有的元素种类、数量、金相结构特点,以及热成形、冷塑成形方法,热处理、化学热处理方法等,这些因素对电镀工艺和镀层质量都有一定的影响。
 
⑴ 具有固溶体金相组织的金属,通常自身都有很好的耐腐蚀性,表面很容易被氧化或产
生钝化膜,如果没有使表面很好的活化,就很难在其表面获得与基体结合良好的镀层。
 
⑵ 铸造零件在镀覆时,由于其表面粗糙度较大,易产生气孔和夹杂杂质,甚至产生偏析,它不仅影响镀层外观,而且使镀层不完整,或者由于孔隙而而清洗不净而导致镀层异常,降低其防护性能。
 
⑶ 热塑成形的金属零件,其表面往往容易出现偏析现象,易使表面化学转化膜出现结晶状,影响其外观质量。
 
⑷ 粉末冶金的零件由于集团组织疏松多孔,镀前需要事先进行封孔处理,否则很难得到质量优良的镀层。
 
⑸ 零件进行热处理和热处理条件也会影响其表面镀层和化学转化膜处理的质量。用传统加热方法进行热处理会在零件表面形成一层氧化膜层,除去氧化膜时往往会影响零件尺寸等,如果热处理后直接进行电镀或者化学转化处理,这层氧化膜会影响镀层的质量。
 
⑹ 高强度钢材料在进行酸洗和碱性溶液电镀时(电流效率低),极易使高强度零件产生氢脆现象,电镀时应尽量避免强酸腐蚀,镀后应立即进行高温除氢处理。
 
⑺ 在钢铁零件表面进行局部渗氮、渗碳来提高局部表面的强度,会导致零件表面宏观化学不均匀性。再进行化学转化膜处理时,经过热处理的表面与不经过热处理的表面上的膜层外观厚度、耐腐蚀性是不同的。

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