劉似玉

摘 要：電鍍工藝作為重要的表面工程技術(shù)，已有 160 多年的歷史。20 世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，工業(yè)化程度不斷提高，汽車、機(jī)械 裝備、船舶、電子、輕工等工業(yè)對(duì)產(chǎn)品表面處理都離不開電鍍。隨著電鍍新工藝、新材料和新設(shè)備不斷開發(fā)研制，電鍍行業(yè)開創(chuàng)了前所未有的新局面，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，這也對(duì)電鍍工藝的創(chuàng)新及鍍層質(zhì)量提出了更高的要求。在實(shí)際電鍍生產(chǎn)中，由于工件基體材料種類繁多，采用單一的電鍍前處理工藝有時(shí)難以獲得理想的鍍層質(zhì)量。本文擬就不銹鋼、鋅合金、鋁及其合金、焊接組合、鑄鐵件等基體材料的對(duì)電鍍前處理工藝及鍍層質(zhì)量的影響做一些簡單的探討。

關(guān)鍵詞：電鍍;結(jié)合力;前處理;不銹鋼;鋅合金;鋁及其合金;焊接組合基體;鑄鐵件;鍍層質(zhì)量

一、不銹鋼基體材料

由于不銹鋼質(zhì)軟不耐磨、表面強(qiáng)度低、摩擦系數(shù)大，作為傳動(dòng)軸、動(dòng)配合件時(shí)易發(fā)生咬合或粘滯現(xiàn)象，常常在其表面電鍍一層金、銀、鉻等金屬或進(jìn)行化學(xué)鍍鎳等工藝，來提高表面硬度、自潤滑性能并提高其耐蝕性，因此不銹鋼電鍍多用于裝飾性家居及化工、機(jī)電、輕工和食品機(jī)械等行業(yè)。但由于不銹鋼表面易生成薄而透明且附著牢固的鈍化膜，不易獲得結(jié)合力良好的鍍層，因此不銹鋼通常采用活化預(yù)處理的方法來提高鍍層結(jié)合力?；罨A(yù)處理可分為陰極活化法（利用析氫還原作用，防止氧化膜形成）、浸漬活化法（利用化學(xué)反應(yīng)除氧化膜）、鍍鋅活化法（構(gòu)成鋅-不銹鋼微電池，析氫起還原活化作用）。如：對(duì)1Cr18Ni9Ti不銹鋼基體化學(xué)鍍鎳的基本前處理工藝流程：機(jī)械拋光-有機(jī)溶劑除油-化學(xué)除油-熱水洗-電化學(xué)除油-熱水洗-冷水洗-混酸退膜（25%鹽酸-8%硝酸-10%氫氟酸）-冷水洗-活化（10%鹽酸-5%氟化銨（60℃））-熱水洗-化學(xué)鍍鎳。

二、鋅合金壓鑄件基體材料

由于鋅合金壓鑄件精度高、加工過程無切割或少切割、密度小、并具有一定機(jī)械強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于裝飾領(lǐng)域。但是由于鋅合金電位較負(fù)，化學(xué)穩(wěn)定性差，易被腐蝕，所以鋅合金壓鑄件常應(yīng)用于受力不大，形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和裝飾零件中。為防止由于鋅合金的電極電位較負(fù)導(dǎo)致置換反應(yīng)，影響鍍層結(jié)合力，常進(jìn)行氰化預(yù)鍍銅。應(yīng)用舉例：鋅合金壓鑄零件帶電入槽;后采用2～3A/dm2大電流沖擊電鍍1～3min，然后恢復(fù)正常電流密度，并采用陰極移動(dòng)，經(jīng)除油、浸蝕、活化等工序后進(jìn)行氰化預(yù)鍍銅（鍍液成分：18～25g/L氰化亞銅+7～12g/L游離氰化鈉+10～15g/L碳酸鈉;溫度：35～45℃），銅底層的厚度應(yīng)不少于5μm，最好8～10μm 以上。

三、鋁及其合金基體材料

鋁及其合金對(duì)氧有高度親和力，其表面極易在生成氧化膜，而且鋁的電極電位很負(fù)，電鍍過程中易出現(xiàn)置換鍍層，影響鍍層結(jié)合力，膨脹系數(shù)比其他金屬大， 電鍍過程中溫度變化范圍不宜大。在前處理過程中，通常采用先化學(xué)浸鋅，然后電鍍其他金屬，以形成過渡金屬層從而保證隨后的電鍍層有良好的結(jié)合力。如：含鎂高的鋁合金電鍍前處理工藝：化學(xué)除油-水洗-硫酸（15%體積百分濃度，2-5min，80℃）-水洗-硝酸出光（50%或1：1，1-2min，15-25 ℃ ）-水洗-一次浸鋅-水洗-退鋅（30%硝酸）-水洗-二次浸鋅-水洗- 電鍍?；瘜W(xué)浸鋅可以防止鋁的再氧化，改變鋁的電極電位，使電鍍過程更容易進(jìn)行，從而使得鍍層結(jié)合力更高。

四、焊接組合基體材料

焊接組合基體材料受接口部位表面粗糙的影響，在電鍍過程當(dāng)中，在材料組合接口部位的鍍層結(jié)合力不好，整平性不好，且耐蝕性不好。由于在粗糙表面上的析氫過電位小于光滑表面上的析氫過電位，所以在接口處的粗糙部位易發(fā)生析氫，氫氣析出從而使得鍍層不易沉積，甚至出現(xiàn)鼓泡等缺陷，嚴(yán)重可引起氫脆。在前處理過程中，為避免造成接口處粗糙，應(yīng)采用機(jī)械拋光及化學(xué)拋光等多種組合方式以提高基體表面的整平性及光潔度，并且應(yīng)及時(shí)清理焊縫，避免焊接組合接口處大量來不及析出的氣體形成氣孔等缺陷，影響鍍層的整平性及工件的使用性能。

五、鑄鐵件基體材料

由于鑄鐵材料中含有較多的石墨以及碳化物，在其加工成型的過程中，表面易粘附較多的鑄造砂粒，形成粗糙多孔的表面。在機(jī)械加工過程中，油脂易滲入到粗糙多孔的表面內(nèi)部，使得電鍍前處理工藝中不易除凈，同時(shí)施鍍時(shí)電解液滲入到孔隙內(nèi)，并達(dá)到一定深度，在后續(xù)水洗中不易清洗干凈，一段時(shí)間后電解液外流與鍍層發(fā)生反應(yīng)，從而破壞鍍層，使得耐蝕性顯著降低。由于鑄鐵件表面存在砂粒及孔隙，石墨的存在降低了析氫過電位，易發(fā)生析氫反應(yīng)，使得金屬不易發(fā)生還原反應(yīng)而沉積在基體金屬上，沉積速度較慢，并使得鍍層疏松多孔，耐蝕性不好。因此在鑄鐵件電鍍前處理工藝中，應(yīng)著重注意鑄鐵件的除油清洗及活化工藝。除油過程中，采取化學(xué)除油與電化學(xué)除油結(jié)合的方式，除油后先進(jìn)行熱水洗再進(jìn)行冷水洗，以保證除油效果最佳。鑄鐵件的活化工序中，可通過酸洗浸蝕除去表面銹漬及砂粒，適當(dāng)增長酸洗時(shí)間以獲得最佳活化效果，之后再通過弱浸蝕工序，保證鑄鐵件基體表面活性，以提高鍍層與基體的結(jié)合力。

結(jié)語：

由此可見，不同的基體材料具備不同的特性，如：易析氫，表面疏松多孔，易氧化等，需采取不同的電鍍前處理工藝，來降低不良特性對(duì)鍍層質(zhì)量造成的危害。電鍍生產(chǎn)中所發(fā)生的質(zhì)量事故，大多數(shù)并不是由于電鍍工藝本身所造成，多半是由于金屬制品的鍍前處理不當(dāng)所致。鍍前處理工藝的質(zhì)量與鍍后鍍層的平整程度、結(jié)合力、抗腐蝕能力等性能密切相關(guān)。因此，我們應(yīng)找準(zhǔn)源頭，根據(jù)不同的基體材料的不同特性，制定不同的前處理工藝流程，從而獲得具備平整、耐蝕、結(jié)合力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)、符合生產(chǎn)應(yīng)用所需的鍍層。

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（作者單位：山東建筑大學(xué)，山東 濟(jì)南 250101）