朱艷梅， 張 慶

（1.上海工具廠有限公司，上海200093；2.液化空氣（中國）投資有限公司，上海200233）

0 前言

我公司生產(chǎn)的粉末冶金殼體，表面光滑耀眼，視覺能感微小孔洞，手感不是很好。投放市場后，客戶提出殼體光澤要柔和，期望視覺和手感能上一個(gè)檔次。為此，本著工藝簡單、成本低廉的原則，在粉末冶金殼體上電鍍?nèi)榘足t。但由于粉末冶金殼體孔隙多，電鍍時(shí)槽液容易滲透到微孔中，很難清洗干凈，使基體和鍍層受到腐蝕；且鍍后殘存于孔隙中的液體重新滲出，呈現(xiàn)流痕、斑點(diǎn)并逐漸擴(kuò)大，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量。此外，在試鍍中還存在殼體大面中間鍍不上鉻，邊緣發(fā)亮，尖端棱角毛刺嚴(yán)重以及印痕、水跡等現(xiàn)象。鑒于此，通過大量試驗(yàn)，優(yōu)選合適的電鍍工藝參數(shù)，作輔助陰極，采用鍍前汽油浸泡，鍍后堿煮、水煮、擦脫水防銹油的辦法解決了這一難題，達(dá)到了使用要求。

1 試驗(yàn)

第一組：試驗(yàn)工件50件，掛鉤用直徑為1.5 mm的鋼絲，形狀如圖1（a）所示。

第二組：試驗(yàn)工件60件，掛鉤用4mm×1mm的銅條，形狀如圖1（b）所示。

第三組：試驗(yàn)工件50件，掛具同第二組，外作輔助陰極，形狀如圖1（c）所示。

圖1 掛具形狀

1.1 鍍前處理

第一組：NaOH 30～40g／L，Na2CO330～40 g／L，Na3PO4·12H2O 40～50g／L，5～10A／dm2，70～90℃，陰極7.5min，陽極2.5min。

第二組：化學(xué)除油（溶液成分同第一組），煮沸5～10min。

第三組：180＃汽油浸泡5～8min。

1.2 電鍍

第一組：CrO3200～250g／L，H2SO42.0～2.5 g／L，Cr（III）3～7g／L，25A／dm2，（70±2）℃，50min。

第二組：CrO3200～250g／L，H2SO42.0～2.5 g／L，Cr（III）3～7g／L，30A／dm2，（65±2）℃，40min。

第三組：CrO3200～250g／L，H2SO42.0～2.5 g／L，Cr（III）3～7g／L，40A／dm2，（58±2）℃，30min。

1.3 鍍后處理

鍍后處理包括鍍后殘液清洗、烘干、烘干后的表面處理三部分。

第一組：水煮，100℃＋1h烘干，用無水乙醇擦拭表面水跡。

第二組：堿煮＋水煮，100℃＋1h烘干，用Fe2O3粉擦拭表面水跡。

第三組：堿煮＋水煮，100℃＋1h烘干，用防銹油擦拭表面水跡。

1.4 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。三組試驗(yàn)中，第二組針對第一組出現(xiàn)的問題，對掛具、鍍前處理、鍍后處理及工藝條件進(jìn)行了改進(jìn)；第三組則針對第二組出現(xiàn)的問題，對掛具、鍍前處理、鍍后處理及工藝條件作了更進(jìn)一步的改進(jìn)。利用第三組工藝條件對前兩組廢件除鉻后重鍍，合格率達(dá)到80%以上。

表1 試驗(yàn)結(jié)果

2 分析與討論

2.1 大面中間或局部無鍍層

經(jīng)分析，造成這種現(xiàn)象的原因歸納起來有：鍍前處理不良；電流密度低、溫度高；接觸不良。

（1）鍍前處理不良

在第一組試驗(yàn)中采用電解除油，但發(fā)現(xiàn)除油不徹底。因粉末冶金件孔隙多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且存在盲孔，電解除油很難將滲入孔隙中的油污清除干凈。在第二組試驗(yàn)中采用化學(xué)除油，先用堿液煮沸5～10 min，再用水煮沸5～10min。化學(xué)除油能將滲入孔隙中的堿液清除干凈，進(jìn)一步強(qiáng)化除油效果，但時(shí)間長且成本高。經(jīng)多次試驗(yàn)總結(jié)出第三組除油方法，即：180＃汽油浸泡5～8min。采用該方法能將殼體清潔干凈，除油效果好。

（2）電流密度低、溫度高

電流密度和溫度直接影響鍍鉻液的電流效率。隨著電解液溫度的升高，電流效率下降；在一定溫度下，電流密度越高，電流效率也越高。同時(shí)電流密度和溫度必須嚴(yán)格控制，改變其中一個(gè)因素時(shí)另一個(gè)因素也要作相應(yīng)變化。在第一組試驗(yàn)中，由于電流密度低、溫度高，造成電流效率低，使殼體大面中間鍍不上鉻。為此，在第二組試驗(yàn)中適當(dāng)?shù)靥岣吡穗娏髅芏?，降低了鍍液溫度，所以在第二組試驗(yàn)中未出現(xiàn)大面中間無鍍層的現(xiàn)象，且時(shí)間由50min降至40min。但鍍層仍發(fā)灰，沉積速率慢，說明電流密度與溫度還配合不當(dāng)，所以在第三組試驗(yàn)中仍對它們作適當(dāng)改變。

（3）接觸不良

在第一組試驗(yàn)中掛具和殼體采用彈性接觸，兩根直徑為1.5mm的鋼絲卡在殼體側(cè)面的缺口上，掛具與殼體只有兩點(diǎn)接觸且裝夾不牢固，使電流不能順利通過殼體，造成大面中間鍍不上鉻。為此，在第二組試驗(yàn)中對掛具作了改進(jìn)：掛鉤由鋼絲改為4mm×1mm的銅條，形狀改為銅條與殼體側(cè)面及內(nèi)腔多點(diǎn)接觸。這樣殼體裝夾牢固，接觸良好。采取以上措施后，第一組試驗(yàn)中大面中間鍍不上鉻的現(xiàn)象得以解決。

2.2 花斑

花斑是鍍鉻過程中遇到的最大困難。經(jīng)分析，花斑是鍍液中的強(qiáng)酸滲入孔隙未清洗干凈引起的。在第一組試驗(yàn)中，鍍后反復(fù)在沸水中清洗，又在熱水中浸泡長達(dá)24h或更長時(shí)間，并多次換水，仍無法將滲入孔隙的鍍液清洗干凈。根據(jù)上述分析，花斑是滲入孔隙中的強(qiáng)酸滲出而產(chǎn)生的，鍍后必須用堿液中和才能從根本上解決問題。為此，在第二組試驗(yàn)中采用堿煮＋水煮的辦法，即：先用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的NaOH煮沸10～15min，再用水煮沸5～10 min，至少換水3～5次，直到水洗液的pH值不大于7.5。經(jīng)上述處理后，在50倍雙筒顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：鍍層清潔干凈，無斑點(diǎn)產(chǎn)生，合格殼體放置一年半后仍無斑點(diǎn)出現(xiàn)。

2.3 邊緣發(fā)亮、尖端毛刺嚴(yán)重

由于殼體形狀復(fù)雜，燕尾槽、側(cè)面、斜面、棱角均給鍍鉻帶來一定困難，且鍍鉻液的分散能力差、電流密度大，在前兩組試驗(yàn)中掛具未作輔助陰極，殼體邊緣、尖端的電流密度大，造成邊緣發(fā)亮、尖端毛刺嚴(yán)重。為此，在第三組試驗(yàn)中對掛具作輔助陰極，使殼體上電流密度分布均勻，避免了尖端毛刺問題且鍍層均勻，表面質(zhì)量良好。

2.4 鍍層發(fā)灰、沉積速率慢

在第二組試驗(yàn)中出現(xiàn)鍍層發(fā)灰、沉積速率慢的現(xiàn)象，說明此時(shí)電流密度低、溫度高?？紤]到粉末冶金殼體孔隙多，比一般材料的分散能力更差，根據(jù)溫度、電流密度對電流效率、沉積速率的影響，經(jīng)過反復(fù)摸索和比較，得出采用第三組試驗(yàn)中的工藝條件比較合適。所得鍍層呈乳白色、均勻、質(zhì)量好，每槽殼體電鍍時(shí)間由40min降至30min，提高了生產(chǎn)效率，且合格率達(dá)到80%以上。

2.5 印痕、水跡

印痕、水跡是孔隙中的水溶液在烘箱中干燥時(shí)由于蒸發(fā)擴(kuò)散而牢固地附著在鍍層表面而產(chǎn)生的水印。在第一組試驗(yàn)中用酒精無法將水印消除。在第二組試驗(yàn)中使用Fe2O3粉可以去除水印，但由于水印附著牢固，勞動(dòng)強(qiáng)度很大，最后仍需用酒精擦凈殘留的Fe2O3粉，生產(chǎn)率低且處理后鍍層發(fā)暗、無新鮮感。經(jīng)過一段時(shí)間的摸索和多次試驗(yàn)，在第三組試驗(yàn)中使用F20-1脫水防銹油，只需少許即可將水印清除干凈，并防止裝配時(shí)手汗?jié)B入孔隙影響鍍層質(zhì)量。經(jīng)F20-1脫水防銹油處理后殼體表面光滑、濕潤、明亮。

3 結(jié)論

（1）經(jīng)過大量試驗(yàn)，粉末冶金殼體電鍍問題已解決，鍍鉻殼體放置兩年半后仍無斑點(diǎn)現(xiàn)象，此鍍鉻工藝簡單、成本低。

（2）電鍍掛具必須接觸牢固，導(dǎo)電良好。形狀復(fù)雜件必須采用輔助陰極。

（3）粉末冶金殼體電鍍?nèi)榘足t的工藝條件為：40A／dm2，（58±2）℃，30min。

（4）鍍前處理采用180＃汽油浸泡。鍍后處理工藝流程為：堿 煮水煮烘干涂F20-1脫水防銹油。