镀锌问题.doc

1、机械镀的定义机械镀锌：在锌粉及分散剂、促进剂、液体介质等化学物质存在的条件下，利用冲击介质（如玻璃珠）冲击碰撞钢铁制件表面而在制件表面形成镀锌层的表面处理工艺。2、机械镀的适用范围工件能否用机械镀锌进行表面处理要视其尺寸和形状而定。一般长度小于300mm，质量小于0.5Kg的工件适合于机械镀锌。再大些的工件虽然也可以加工，但会因装载量少而影响生产成本。带盲孔和深凹槽的工件不适合机械镀。 可以进行机械镀的金属基体有许多，包括碳素结构钢、低合金高强度钢、优质碳素结构钢、合金结构钢、可锻铸铁、灰铸铁；粉末冶金件、黄铜铸件、青铜铸件、烧结铜件以及粉末冶金的铁氧体。3、分级、分类3.1 机械镀锌层分级机械镀锌按其镀锌层的厚度分成如表1所示的几个等级。 机械镀锌层等级及其代号等级 代号 镀锌层的最小厚度，m 110 Fe/Zn110M 107 80 Fe/Zn80M 81 70 Fe/Zn70M 69 65 Fe/Zn65M 66 55 Fe/Zn55M 53 50 Fe/Zn50M 50 40 Fe/Zn40M 40 25 Fe/Zn25M 25 12 Fe/Zn12M 12 8 Fe/Zn8M 8 5 Fe/Zn5M 5 注：代号的表示方法为：Fe-基体为钢铁，Zn-镀层为锌，数字-等级，M-机械镀。例如：Fe/Zn50M表示钢铁基体上镀层等级为50的机械镀锌层。3.2 机械镀锌层等级的选择在相同的腐蚀环境下，机械镀锌层的耐腐蚀寿命与其厚度成正比，但增加镀层厚度的同时也增加了制件的几何尺寸。对于有配合要求的制件如紧固件等，应在考虑使用寿命的同时考虑配合要求。另外，增加镀层厚度也会使生产成本增加。所以应综合考虑以上因素，选择合适的机械镀锌层等级。给出了不同类型的大气环境下镀锌层的腐蚀速率，供选择等级时参考。需要说明的是，虽然是在广泛实验的基础上得出的数据，但是因不同地区的腐蚀环境即使在相同类型的大气条件下也会有很大差异，所以在某个地区测得的数据与与这些平均数据可能会有较大的偏差。不同大气类型下镀锌层的腐蚀速率大气类型 平均腐蚀速率(m/年) 工业大气 5.6 城市非工业大气或海洋大气 1.5 郊区大气 1.3 农村大气 0.8 室内 0.53.3 机械镀锌层分类根据机械镀锌后是否需要进行铬酸盐钝化处理而将机械镀锌层分为以下两种类型：类型：机械镀锌后不进行铬酸盐钝化处理；类型：机械镀锌后进行铬酸盐钝化处理。3.4 机械镀锌层类型的选择类型1）如果制件在使用过程中，表面形成的白色腐蚀产物并无害处或可以被接受，在这种情况下使用类型可降低生产成本。2）制件的使用环境高于70时，铬酸盐钝化膜的耐蚀效果要大大降低，若从经济上考虑，选择类型即可。类型镀锌层可在高达120的温度下使用。类型1）类型镀锌层表面的铬酸盐钝化膜可延缓白色腐蚀产物和红锈的出现；2）类型可以是彩虹色、青铜色、橄榄绿色、黄褐色、棕色或黑色，可以根据需方要求选择上述颜色中的任意一种颜色的镀锌层。4、机械镀锌技术要求4.1 工艺过程4.1.1 消除应力抗拉强度b1000MPa的钢铁制件，以及由于机械加工、研磨、校直、冷加工成型等而产生拉应力的钢铁制件，都应进行消除应力的热处理。热处理工艺条件为：19015，3h。经消除应力热处理后，制件的硬度不得低于所要求的硬度最低值。4.1.2 除油祛锈采用机械、化学或电化学方法除制件表面的油污、氧化皮或锈迹。对于高强度制件，通常采用电解碱性除油或阳极碱性除油。采用酸浸蚀时加入适当的缓蚀剂，以减小产升氢脆的可能性。4.1.3 预镀预镀处理通常是采用化学浸铜的方法使制件表面预镀上一层较薄的铜层，铜层的厚度不作要求，也可不进行预镀处理。是否进行预镀处理，由供需双方协商决定。4.1.4 机械镀锌除制件外，镀锌滚桶内至少应包括以下物质： a）锌粉 用于形成镀锌层的主要成分； b）冲击介质 通常采用玻璃珠或其他在机械镀锌工序中与所采用的化学物质基本不起化学反应的物质。冲击介质主要作用是随着滚筒的旋转，产生机械冲击力，将锌粉碰撞沉积于制件表面； c）促进剂 主要作用是促进锌粉均匀地沉积在制件表面； d）液体介质 通常采用水。4.1.5 分离4.1.6 漂洗4.1.7 干燥4.1.8 铬酸盐钝化处理对类型镀锌层，应在含六价铬离子的钝化液中进行钝化处理。4.1.9 涂覆蜡、清漆或其它有机涂层在机械镀锌层上涂覆蜡、清漆或其它有机涂层可以改善润滑性能或提高耐蚀性。4.1.10 清除氢脆处理虽然高强度钢在机械镀锌过程中是不产生氢脆的，但在除油去锈，特别是在酸浸蚀法去锈过程中，仍有产生氢脆的可能。所以这类制件在经过机械镀锌之后，承受载荷之前，应在室温下至少放置48小时，或由供需双方协商采用适当的方式消除氢脆。4.2 外观4.2.1 镀锌层应覆盖所有的有效面积，包括螺纹的齿根、齿尖和边角。4.2.2 镀层外观应色泽均匀，呈非光亮或半光亮状态。注：机械镀的特点决定了机械镀锌层不如电镀锌层光滑和光亮4.2.3 镀层无起皮、无夹杂、无结瘤、无气孔及其它影响外观和性能的缺陷。4.2.4 由制件基体表面的砂眼、夹杂等缺陷而造成的镀锌层外观缺陷和表层因漂洗干燥引起的污迹，颜色和光泽的不均匀，不应视为镀锌外观不合格。4.3 厚度4.3.1 除4.3.2所述区域外，有效表面上任意一点的镀锌层厚度应达到表1的要求。4.3.2 机械镀锌的特点决定了其镀层厚度存在不均匀性，在制件的边角、刃口、内孔和凹槽等区域，镀层厚度较薄，这些区域的镀锌层厚度允许低于表1的要求，或由供需双方协商确定这些区域的最小厚度要求。4.4 附着强度4.4.1 机械镀锌层与基体应结合良好，并能承受制件在规范条件下的操作。4.4.2 经6.3中所述试验后合格。4.5 耐蚀性4.5.1 不同等级和类型的机械镀锌层经8.4所述的中性盐雾试验后，应达到规定的试验时间要求。 机械镀锌层经中性盐雾试验后出现白色腐蚀产物和红锈的最低时间要求出现白色腐蚀产物的时间，h 等级 55110 50 40 25 12 8 5 类型 无要求类型 72 出现红锈的时间，h 等级 55110 50 40 25 12 8 5 类型 300 300 250 192 96 56 36 类型 300 300 250 192 96 72 724.5.2 对于类型的镀层耐蚀实验试验不仅要求达到出现白色腐蚀产物的时间要求，而且同时也要求达到出现红锈的时间要求。4.6 氢脆高强度钢制件经机械镀锌后，应达到需方指定的氢脆试验要求。5、 抽样5.1 抽样应按GB/T 12609规定的方法进行。5.2 如果被镀制件因尺寸、形状或其他原因不适合或不能作为样品进行技术要求的有关实验时，允许采用试样代替实际的制件作为样品，但是所采用的试样应满足以下条件：a）试样应采用与所代表的制件相同的材料制成，并具有相同的冶金学状态；b）试样应与制件同时进行完全相同的所有工艺步骤；c）试样的尺寸、形状及数量由供需双方协商决定。6、检验方法6.1 外观在自然散射光下，用肉眼观察。6.2 厚度检测a）显微镜法 按照GB/T 6462和GB/T 12334的规定进行检验。显微镜检验法是机械镀锌层厚度的仲裁方法。b）磁性测厚法及其他方法 按照GB/T 4956中磁性测厚的规定进行检验，也可以按照GB/T 6463规定采用其它误差小于10的方法进行检验。注：类型镀层的厚度测量应在铬酸盐钝化完成后进行，测量厚度之前，应将钝化膜从测量面上去除，可采用非常软的磨料（如膏剂氧化铝或氧化镁），用手轻磨去除钝化层。6.3 附着强度按照GB/T 5270的规定进行检验。6.4 耐蚀性检验 按照GB/T 10125的规定进行中性盐雾试验。类型镀锌层在进行中性盐雾试验之前，应在室温下老化24h。涂覆蜡、清漆或其它有机涂料的制件不能作为腐蚀试验的样品。6.5 氢脆试验按供需双方事先商定的试验方法进行。结合力与脆性结合力与脆性镀层结合力与镀层脆性,是电镀中两个不同的概念。自从组合镀层,特别是与光亮镍镀层相组合的多镀层被大量采用以来,在实际生产中两个概念有时非常难以辨认。若稍加疏忽,就容易把光亮镀镍层的脆性误认为是镀层之间结合力不好。举一实例:某某电镀厂电镀自行车曲柄,采用铜锡合金铜光亮镍铬工艺。镀后需要绞孔。经绞孔后发现,绞孔部位局部出现“爆皮”,露出了铜锡合金色泽,粗看起来好象是铜锡与镍之间结合力不好。因而对工艺进行了“四查”：一查，铜锡、镀铜溶液是否在工艺规范之内;二查,铜锡、镀铜溶液是否被六价铬所沾污;三查,工艺流程中清洗槽液面是否有油污、活化槽性能是否欠佳;四查,导电性能是否良好、进出镍槽是否带电等等。但问题还是没有得到解决。仔细分析爆皮”现象,发现镍镀层成小碎片状剥落;脱皮处镀层撕不下,看来是由于亮镍镀层脆性所引起的。为了进一步加以论证,又做了三种不同形式的试验:一是对曲柄进行弯曲,发现镀层与弯曲垂直方向产生镍镀层的平行均裂;二是用该亮镍槽液做赫尔槽试片剥离试验,与正常槽液进行对比,发现前者低电流密度区镀层剥离不掉,高电流密度区成碎片剥落;而正常镀液能成片撕下而无碎裂现象;三是做角阴极试验,镀层受力时在耳边可听到噼啪声。这充分证明了“爆皮“是由亮镍镀层的脆性引起。那么,引起镀层脆性的原因是什么呢?根据该厂实际,我们认为可能有以下几个方面：1.铜锡合金镀层太薄或镀层结晶粗糙,受镀镍时间所限,亮镍不容易亮出来,只能提高电流密度和添加过多的光亮剂;2.由于环形机设备陈旧,经常出现停机现象,致使光亮镍镀得过厚，又没有注意在短时间停机时降低光亮镀镍的电流密度;3.因生产任务偏紧,镀液处理周期过长,零件落缸数量较多,铜、铁杂质,光亮剂分解产物累积过多;4. N型颗粒活性炭吸附不了光亮剂及其分解产物致使有机杂质日积月累,在电镀过程中夹杂在镀层中;5.硫酸镍浓度过低,温度偏低(特别是第一班，由于急于生产往往镀槽温度偏低就开始镀产品);6.连续过滤无明显效果或效果太差;7.电流密度太高、结晶粗大,电流效率低,容易渗氢,造成氢脆等。上述事例告诉我们,当碰到类似于以上现象时,不要过早地下结论,一定要全面分析,并加以论证,才能有效地排除故障。电镀过程中常见的孔化电镀故障分析与处理：镀层结合力差，在胶带试验时出现沾铜或“脱壳”现象发生此故障的主要原因有：镀铜前的微蚀液性能差或失效；镀前处理液或镀液受油类污染；显影后有余胶或清洗不良等。排除此故障的方法有：分析调整和更换粗化液，控制微蚀铜量；更换前处理液或用活性炭处理镀铜液；改进图像转移工艺、控制好显影点、清洗显影机和清洁喷嘴、更换HBF4酸浸蚀液等。出现这种故障的原因是：镀液中Cu2+含量太高、H2SO4含量太低、镀液温度高、其他金属杂质离子污染镀液、板面图形分布不均(不对称)、阳极无挡板屏蔽、孔口漏镀；出现鱼眼、板面不平呈台阶状等。排除这种故障的方法有：稀释镀液，使镀液中Cu2+含量不超过259L；镀液中H2S04含量不应低于l609L，调整H2S04 Cu2+至少在10：1；保持镀液在工艺规范内；采用05Adm210Adm2电解消除镀液中的其他金属杂质；通过正反两面对称挂板，必要时加辅助阴极，以使电流分布均匀；施加阳极屏蔽板，以减少电力线边缘效应；用活性炭处理镀液中有机污染(或光亮剂太多)等。镀层脆性的测定有哪些常用的方法? 镀层的脆性是由镀层的内应力、结晶变形、杂质夹杂等因素引辫的，测定的方法主要有杯突法、静压绕曲法和手工弯曲法。其中黔突法可以定量地做比较，但所取数值不是脆性的量值，而是杯突融深度值，间接表示脆性大小。其他两种方法与测内应力相同，是酸性地检查镀层脆性的方法。镀层结合力检验有哪些常用的方法? 用于检测镀层结合力的方法有弯曲法、锉边法、划痕法、冷热循环法、粘接拉力法和模拉法等，但常用的是弯曲法。将待测的试片制成长l00mm、宽25mm、厚lmm的长方形，然后按需要测试的镀种和工艺进行电镀，清洗干燥后在台钳上以R一4mm的角度让试片反复弯曲180。，直至断裂。裂口处镀层无脱落为结合力良好。在电镀现场简易的方法是对片状制件用手直接进行反复弯曲，看断裂处有无镀层脱落。 拉力法是定量测定镀层结合力的方法。将按工艺要求在试片上的镀层与一个断面为1cm2的立方金属柱用强力胶粘接到一起，然后沿粘接的正方形边将镀层刻断至试片基体。再以拉力机将这个小方柱从镀片上拉脱，这时拉力机拉力指针的读数就是镀层结合力的数值。镀层结合力测定用什么方法简单可行? 在电镀生产现场，可以采用简便的方法测试镀层结合力。其中一种是划痕法，用小刀在镀层表面纵横交错地划若干条线，要划至基体金属材料。交叉格子内的镀层如果有脱落，则表示结合力有问题。对于可以用手工或手钳折弯的制件，可通过来回地折弯直至断裂，观察其断面有无镀层脱落，来判断镀层结合力情况。镀层发花、发灰是何原因?镀层脆性大是何原因? 镀层发花的主要原因是前处理不良，选用不适当的脱脂剂(主要是含有硅酸盐)前处理不净极易造成镀层发花。 造成镀层发花的另一个原因有可能是润湿剂问题。首先在配制润湿剂时一定要煮透。尤其是使用十