陳仙花（廈門金越電器有限公司，福建廈門361021）

純鐵零件鍍鎳弊病分析及改進

陳仙花
（廈門金越電器有限公司，福建廈門361021）

對電工純鐵材料制成的繼電器磁路零件電鍍鎳后鍍層表面出現的淺紅色和黃斑弊病進行了探討。采用掃描電鏡分析方法，對置換銅引發(fā)的鍍層氧化變色問題和振光去毛刺工序磨料殘留引發(fā)的發(fā)黃問題進行分析，并提出對工藝設備進行改進，采用超聲波清洗磨料殘留物的解決措施，故障得到了解決。

鍍鎳層；發(fā)黃；置換銅；導線；磨料殘留

引言

功率繼電器磁路零件采用電鍍鎳的涂覆方式，以滿足磁路零件的防護性和耐磨性要求。磁路零件基體材料是電工純鐵，電鍍方式為滾鍍鎳，鍍層厚度δ為3～5μm。磁路零件電鍍工藝流程為：沖裁→振光去毛刺→熱處理→前處理（化學除油→電解除油→水洗→酸洗→水洗）→鍍暗鎳→暗鎳回收→鍍亮鎳→亮鎳回收→后處理（中和→水洗→熱水洗→離心甩干→烘干）→包裝→入庫。由于沒有采用鍍銅打底，純鐵零件電鍍鎳后反復出現大批量的零件發(fā)黃問題。電鍍鎳發(fā)黃的原因很多，常見的有后處理不當引起的水跡印發(fā)黃、鍍鎳液有機雜質污染導致鍍層色澤偏暗發(fā)黃、零件存放的環(huán)境濕度大導致的腐蝕發(fā)黃，以及零件低電流密度區(qū)鍍層偏薄防護性較差導致發(fā)黃或生銹等。對于鍍鎳層發(fā)黃問題業(yè)內人士有較多的研究，也比較容易分析和改善。本文重點探討電鍍過程因鐵與銅發(fā)生置換反應導致置換銅氧化變色問題和振光去毛刺工序磨料殘留引起的發(fā)黃問題。

1　故障描述

故障現象1。鎳鍍層表面局部呈淺紅色，外觀看起來象是銅氧化變色。

故障現象2。鎳鍍層表面出現黃點或黃斑。發(fā)黃處經過稀鹽酸燙洗無法去除。

鍍層不良現象見圖1。

圖1　鍍鎳層外觀弊病實物照片

2　原因分析及解決措施

針對電工純鐵零件電鍍鎳后鍍層出現的故障現象，對不良樣品進行掃描電子顯微鏡（SEM）分析，查找產生的原因，根據不同的原因提出故障解決措施，分述如下。

2.1故障現象1原因分析及解決措施

1）測試。故障現象1表現為零件鍍鎳后表面局部出現淺紅色，而其它區(qū)域則為金屬鎳色澤即鎳鍍層的色澤。用掃描電子顯微鏡對鍍層中的淺紅色區(qū)域進行分析，結果見圖2。圖2顯示，淺紅色區(qū)域除了測到基體鐵元素和鍍層鎳元素外，還檢測到銅元素。說明淺紅色區(qū)域有銅元素，由于未經鍍銅，電鍍過程中有可能發(fā)生置換反應導致局部出現銅沉積，故把這類故障現象確定為鐵與銅發(fā)生置換反應，導致置換銅發(fā)生氧化變色現象。

圖2　銅置換故障樣品分析結果

2）置換銅現象原因分析。金屬的活性順序為：鉀、鈣、鈉、鎂、鋁、鋅、鐵、錫、鉛、（氫）、銅、汞、銀、鉑、金。在金屬活動順序表中位置越后的金屬，金屬活性越弱，原子的還原性越弱；而位置越前的金屬，金屬活性越強，原子的還原性也越強。鐵元素排在銅元素前面，說明鐵的金屬活性比銅強，純鐵零件在電鍍生產過程中發(fā)生了置換銅反應。

電鍍生產過程中使用銅材料的環(huán)節(jié)只有鍍槽的陽極桿銅棒和滾筒內的陰極銅導線。鍍槽陽極桿采用純銅實芯管制成，除與陽極鈦籃掛鉤接觸部位裸露外，其余部位均涂了掛具膠，且行車配備有接液盤，轉槽過程中不會出現鍍液或水滴在陽極桿上導致氧化腐蝕的現象。因此，電鍍生產過程中基本不存在銅離子污染鍍液的情況。而滾筒陰極導線的導電部位也采用純銅材料空心銅管制作，使用前將銅管壓扁浸錫，非導電部位則外套塑料管，塑料管與銅管間存在縫隙，電鍍過程中鍍液會進入縫隙，銅導電頭被腐蝕溶解帶到鍍液中。電鍍過程在未通電的情況下，純鐵零件與鍍液中的銅離子會發(fā)生置換反應，以致零件表面出現置換銅現象。

3）置換銅現象解決措施。針對純鐵零件入鍍槽尚未通電時可能發(fā)生置換銅反應，采取的解決措施，設計帶電入槽裝置，防止零件在接觸鍍液但未通電時發(fā)生置換銅反應。為防止?jié)L筒陰極導線銅管被腐蝕污染鍍液，針對滾筒陰極導線存在的不足，改用可拆式導電頭陰極導線，非導電部位采用熱塑管包膠方式裹緊，防止鍍液進入腐蝕銅導線，導致發(fā)生置換銅反應。改進后經連續(xù)生產跟蹤和驗證，電工純鐵電鍍鎳置換銅問題得到解決。

2.2故障現象2原因分析及解決措施

1）測試。故障現象2零件鍍鎳層表面出現黃點或黃斑。用掃描電子顯微鏡對不良樣品進行分析，黃點、黃斑等異常區(qū)域的表面形貌見圖3。由圖3可以看出，異常位置鍍層殘缺不全，有明顯異物夾雜。同時異常區(qū)域的元素分析顯示，均能測到Si、Al等元素。電鍍生產過程中無Si、Al等雜質污染，而金工振光工序所用的陶瓷磨料含Si、Al等元素，因此，可以確定這類不良現象為振光工序磨料殘留造成鍍鎳層發(fā)黃。

圖3　黃斑現象樣品分析結果

2）原因分析。采用能譜儀進一步分析零件發(fā)黃區(qū)域和正常無發(fā)黃區(qū)域，結果見圖4。

圖4　元素分析結果

由圖4可以看出，發(fā)黃區(qū)域測出Si、Al等磨料元素，而正常未發(fā)黃區(qū)域只測出Ni和Fe，無其它元素。說明基體表面有不導電物質磨料夾雜，局部區(qū)域無鎳鍍層形成縫隙，縫隙里殘留液體，導致基體腐蝕生銹泛出黃點、黃斑。磨料異物污染來源于金工振光除油及去毛刺工序，為去除零件表面沖裁油污及毛刺，振光時加入除油粉及規(guī)定規(guī)格的陶瓷磨料，而后續(xù)清洗時未能將油脂粘附的磨料清洗干凈，導致陶瓷磨料異物在零件表面殘留，經高溫熱處理燒結后，電鍍前處理鹽酸洗未能將其完全去除，最終導致鍍鎳后零件發(fā)黃問題。

3）磨料殘留造成鍍層發(fā)黃解決措施。針對金工振光陶瓷磨料殘留引發(fā)的鍍鎳層發(fā)黃問題采取的解決措施為，將較容易磨損的陶瓷磨料更換為較耐磨的棕剛玉磨料；在金工振光后熱處理前增加超聲波除油清洗，徹底去除零件表面的油脂，防止振光后殘留在零件表面磨料異物經熱處理高溫燒結后無法清洗干凈，導致電鍍鎳層出現發(fā)黃問題。

3　結束語

對于純鐵基體零件電鍍鎳過程中因鐵與銅發(fā)生置換反應導致置換銅發(fā)生氧化變色問題，通過帶電入槽和對滾桶陰極導線材料和結構的改進，置換銅現象得到解決。對于金工振光去毛刺磨料異物殘留污染導致鍍鎳層發(fā)黃問題，通過改變磨料和加強振光后熱處理前的清洗，可以有效解決鍍鎳發(fā)黃問題。故障實例說明電鍍質量問題的解決也遵循“對癥下藥”的原則，只有先找準問題產生的真正原因，才能有效地消除弊病。

Trouble Analysis and Trouble Shooting of Nickle Plating on Pure Iron Parts

CHEN Xianhua （Xiamen Jin Yue Electric appliances Co.，Ltd，Xiamen 361021，China）

The troubles of light red spots and yellow spots on the nickle coating surface of relay magnetic circuit parts made of electrical pure iron material were discussed in this paper.The yellowing trouble of coating oxidation caused by copper replacement and the yellowing trouble caused by abrasive residue in vibration burring process were analyzed by scanning electron microscope method.And the process equipment was put forward to improve.The trouble of abrasive residue was solved by ultrasonic cleaning method，so the countermeasures for solving the troubles were also put forward.

nickle coating；yellowing；copper replacement；wire；abrasive residue

TG153.12

B

10.3969/j.issn.1001-3849.2016.06.008

2016-01-11

2016-02-04