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電鍍、化學(xué)鍍、轉(zhuǎn)化膜的質(zhì)量好壞既受到溶液成分和工藝條件的影響，也受到零件基體材料表面質(zhì)量的制約。通常從事電鍍工藝管理、技術(shù)、操作人員比較重視電鍍表面處理工藝對鍍層質(zhì)量的影響，而忽視零件基體表面狀態(tài)對鍍層質(zhì)量的影響。其實(shí)電鍍零件基體材料和表面狀態(tài)對鍍層質(zhì)量的影響是不能忽視的。
有很多關(guān)于解決電鍍故障的文章和經(jīng)驗(yàn)，討論比較多的是鍍液、電鍍工藝參數(shù)的影響等，在談及電鍍前工件表面狀態(tài)的好壞，基體材質(zhì)的差異對電鍍質(zhì)量的影響較少。零件表面鍍覆前的狀態(tài)對鍍覆層質(zhì)量的影響，往往是由零件的形狀、尺寸精度、粗糙度、零件的組合構(gòu)形、表面存在的缺陷，制造過程中各種冶金因素及零件材料等方面表現(xiàn)出來。這些影響因素對零件表面與溶液界面處進(jìn)行的化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)過程和鍍覆層的質(zhì)量影響是很大的。
1．零件材料的影響
零件材料是設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能的需要而確定的，有金屬材料(如鋼鐵、不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、鋅基合金、鈦合金等)和非金屬材料(如塑料、陶瓷、玻璃、玻璃鋼)等。這些基體材料特性差異很大，在進(jìn)行鍍覆時(shí)所采用的工藝流程、溶液配方和前處理方法也差異很大，因此對鍍層質(zhì)量會產(chǎn)生不同影響。
金屬材料中含有的元素種類和數(shù)量決定了材料的品種和牌號、規(guī)格和金相組織的特點(diǎn)等。金屬材料含有不同種類的微量元素，這些元素會影響鍍前處理的工藝程序和方法，同時(shí)也影響鍍層的外觀及質(zhì)量。具有多相金相組織的金屬，隨所含的元素種類和含量的不同，金屬表面上的化學(xué)不均一性差異很大，它們的前處理工藝可能不一樣，并且對鍍覆層質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響。合金鋼中如Cr、W、Ni、M0、V等元素的含量總和超過5％，在其表面就很難進(jìn)行堿性溶液氧化和磷化處理。鑄造鋁合金在其表面很難獲得硬度較高、厚度較厚的陽極氧化膜和淺色膜層。對于不銹鋼、鋁及鋁合金、鎂及鎂合金、鋅基合金、釹鐵硼永磁合金、鈦及鈦合金這些特殊金屬材料，鍍覆前都必須經(jīng)過特殊的前處理。對非金屬塑料材料進(jìn)行鍍覆前必須經(jīng)過事先表面金屬化(粗化、敏化、活化等)處理才能對其進(jìn)行鍍覆。基體材料在鍍覆時(shí)由于特性不同會影響鍍覆層的結(jié)合力及完整性等性能。
2．零件形狀的影響
零件形狀是由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需要決定。零件形狀對電鍍層質(zhì)量的影響，主要是影響陰極電流在零件表面的分布均勻性。在零件深凹處不容易鍍覆上鍍層或鍍層較薄，而零件的邊棱部分的鍍層由于電流集中而容易燒焦粗糙，大型平板制件中間部位與邊緣的鍍層其厚度差異也很大。形狀復(fù)雜的零件在電鍍時(shí)各部位表面上的鍍層厚度差異很大，即使采用分散能力、覆蓋能力都非常好的鍍液進(jìn)行電鍍，也難克服形狀復(fù)雜所造成的鍍層不均勻性。甚至某些部位出現(xiàn)"氣袋"而沒有鍍上鍍層。另外由于形狀復(fù)雜而很容易兜溶液，并將溶液在電鍍工序間帶來帶去，造成不同溶液的交叉污染，引發(fā)電鍍故障。
由于電鍍零件形狀不同，有時(shí)有工作面和非工作面之分，有時(shí)都是工作面。因此，電鍍時(shí)要考慮裝掛的位置，選擇合適的掛具和裝掛點(diǎn)，保證零件工作面的鍍層合格。
3．零件尺寸精度的影響
通常零件表面的電鍍層都具有一定的厚度，特別是鍍層其厚度較化學(xué)轉(zhuǎn)化膜厚，零件在進(jìn)行鍍覆后必然會引起零件尺寸的變化，影響零件的公差配合。通常設(shè)計(jì)圖紙上規(guī)定的零件尺寸及公差，都是指零件的最終尺寸及公差。
選擇不同的鍍覆層和鍍層厚度是根據(jù)產(chǎn)品性能要求和使用環(huán)境不同來定的。通常轉(zhuǎn)化膜工藝是通過金屬制件表面在溶液中自身的溶解轉(zhuǎn)化生成金屬氧化物成膜而附在零件表面，所以轉(zhuǎn)化膜一般較薄，對零件最終尺寸影響不明顯。如鋼鐵零件發(fā)黑、磷化、鋁及其合金、鎂及其合金、銅及其合金、鋅合金以及其他金屬的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理，其厚度一般都很薄。
鍍層厚度根據(jù)產(chǎn)品用途及使用環(huán)境不同，一般可以從幾微米到上百微米，甚至可以達(dá)到1000μm以上。假如零件沒有尺寸要求，在零件的最終尺寸上進(jìn)行電鍍和化學(xué)鍍都可以；假如零件的尺寸精密度較高，相互間配合公差只有幾微米，鍍覆層超過公差要求，對產(chǎn)品的裝配和性能都是不利的。在一些高科技產(chǎn)品中往往由于鍍層厚度超差和不均勻，而影響零件間的配合時(shí)有發(fā)生。為了解決有配合要求的零件鍍后尺寸配合問題，必須通過與產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝部門一道協(xié)商零件鍍前工藝尺寸，事先預(yù)留鍍層厚度及其鍍覆尺寸偏差來解決。特別應(yīng)注意的是，在預(yù)留厚度的同時(shí)還應(yīng)考慮因零件形狀不同而引起的鍍層厚度不均勻性的問題。
因鍍覆層厚度和均勻性控制不好引起的公差配合問題，最普遍的是螺紋零件和緊固件等。當(dāng)螺紋零件進(jìn)行電鍍時(shí)，其螺紋的牙尖和谷底的鍍層厚度是不一樣的，牙尖部位的局部厚度明顯地大于谷底部位，隨著鍍層厚度的增加，它們之間的差異會越來越大。因此螺紋經(jīng)電鍍后出現(xiàn)配合障礙主要原因是牙型角鍍層變形，其次才是鍍層厚度增厚的原因。
為了解決零件鍍層配合出現(xiàn)的障礙問題，大致可以通過以下途徑。
在耐腐蝕性能允許的條件下，適當(dāng)?shù)販p小鍍層厚度，以減少鍍層厚度對配合尺寸的影響。在零件性能允許的條件下，采用酸洗和化學(xué)拋光等工藝，事先對制件進(jìn)行處理，控制零件需要電鍍的厚度，以保證鍍層與零件尺寸在圖紙要求范圍內(nèi)。
可事先協(xié)商，在零件機(jī)械加工過程中，預(yù)留足夠的鍍層厚度尺寸。還有選用耐腐蝕性更好的基體材料以減薄鍍層厚度，或選用高耐腐蝕鍍層(可降低鍍層厚度而達(dá)到同樣的防護(hù)性能)的方式來保證零件尺寸精度。
4．零件表面粗糙度的影響
零件表面的粗糙度是設(shè)計(jì)者根據(jù)產(chǎn)品使用性能、裝配因素等來確定的，往往很少考慮表面粗糙度對鍍覆層質(zhì)量的影響。零件表面粗糙度首先影響著零件表面積的真實(shí)性，表面粗糙度越大，鍍覆表面的真實(shí)面積與計(jì)算面積之間的偏差就越大。當(dāng)表面粗糙度大的零件與表面粗糙度小的零件在同樣的電流密度下電鍍時(shí)，鍍層達(dá)到同樣平均厚度的時(shí)間，前者將明顯大于后者。當(dāng)鍍覆內(nèi)孔、槽、內(nèi)螺紋的零件時(shí)，表面粗糙度越大，不僅降低電鍍沉積速度，還明顯影響零件深凹部位的鍍層鍍?nèi)松疃燃板儗泳鶆蛐?。表面粗糙度越大，鍍層外觀越差，表面越容易粘附臟物，降低其耐腐蝕性能等。
因此，在允許的情況下應(yīng)盡量降低零件表面的粗糙度，可以通過機(jī)械拋磨光、化學(xué)拋光處理，這對提高零件表面鍍覆層的質(zhì)量，減少不合格產(chǎn)品具有顯著效果。
5．零件加工(成形)工藝的影響
零件由原材料加工到圖紙所要求的形狀與尺寸，其工藝方法很多，例如車、銑、磨、刨、沖壓、熱塑、鑄造等。這些加工方法往往會對零件表面狀況及性能產(chǎn)生一定影響。經(jīng)過車、刨、銑、磨的零件可能會帶有剩磁，經(jīng)沖壓和鑄造的零件可能會存在內(nèi)應(yīng)力，這些零件在電鍍時(shí)由于存在上述因素，可能使鍍層結(jié)合力不牢而產(chǎn)生鼓泡或鍍層脆性大而開裂剝落。另外帶有剩磁的鋼鐵零件在電鍍前應(yīng)先消磁。
實(shí)際上零件在機(jī)加工等過程中，其表面缺陷處很容易滲入油污等污物，盡管在鍍前經(jīng)過嚴(yán)格的化學(xué)除油或者電化學(xué)除油等工序，但零件缺陷處的油污有時(shí)仍很難除盡。另外，在電鍍零件的缺陷或者深凹處也易滲入酸、堿、鹽等成分，這些成分夾雜在鍍件里，就很容易引起電鍍后表面鍍層的起泡。因此零件在機(jī)加工時(shí)，應(yīng)盡量選用表面狀態(tài)適宜的基材，少選用表面有微孔、夾雜凹坑或嚴(yán)重銹蝕的材料，如果因條件所限只能采用表面有缺隙的零件，則應(yīng)在鍍前處理方面采取相應(yīng)措施，如碾壓、研磨拋光、切削加工、噴砂等處理，盡可能消除零件表面的缺陷。
彈性零件、冷軋薄板沖壓件等在機(jī)加工過程中也容易形成應(yīng)力集中區(qū)，同樣有可能引起鍍層的起泡等缺陷，因此，必須先進(jìn)行回火處理以降低零件材料的內(nèi)應(yīng)力。選用適宜的機(jī)加工方法避免零件表面應(yīng)力集中，如自上而下，從左到右的切削、研磨、拋光等；同時(shí)還要選用能最大限度消除表面缺陷的機(jī)加工方法。對于零件表面有裂紋、微孔、凹坑等缺陷的情況，需采用補(bǔ)焊填平，再精磨削平；對焊渣、結(jié)瘤的零件則采用精加工、打磨等方法予以去除。
機(jī)加工工序間的防銹宜采用置換型防銹油，不宜采用礦物油。因礦物油粘附零件使得難于清除，容易引起表面電鍍層的起泡等缺陷。
經(jīng)焊接后的零件若留有焊縫、焊渣等，也容易使得在后續(xù)電鍍液中的酸、堿、鹽及有機(jī)添加劑等的滲入。因此，焊接零件表面須平整光滑，不能留有明顯的焊縫、焊孔、焊渣等缺陷，否則不易進(jìn)行電鍍處理。另外焊接零件宜自然冷卻，不易進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，以避免零件表面產(chǎn)生微裂紋，出現(xiàn)故障。
為提高加工零件的機(jī)械強(qiáng)度等性能，有的彈性零件、緊固件在機(jī)械加工后需進(jìn)行熱處理，例如機(jī)加工后零件表面防銹油未除凈，在熱處理時(shí)就會燒結(jié)成帶油垢的氧化膜，如果在鍍前除油、酸洗時(shí)這些油污不能除盡，就很容易導(dǎo)致鍍層起泡。
在熱處理過程中還應(yīng)避免零件表面產(chǎn)生過厚的高溫氧化皮，否則就會延長酸洗時(shí)間，引起碳硅等成分的富集。在熱處理油淬火時(shí)，油也可能滲入基體材料缺隙處，導(dǎo)致鍍層起泡。熱處理用的淬火劑，雖有助于提高淬火性能，但淬火劑由于含有一些有機(jī)物，易夾雜在基材內(nèi)，導(dǎo)致后續(xù)電鍍層的起泡等缺陷。所以熱處理時(shí)宜選用循環(huán)水(并且在水中添加少量的緩蝕劑)冷卻淬火。
例如，某公司在進(jìn)行連接器零件滾鍍鎳后發(fā)現(xiàn)零件表面出現(xiàn)了黃銹點(diǎn)，經(jīng)返修后仍有此缺陷。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)黃銹點(diǎn)是從零件基體的孔隙中出來的，零件原材料是冷軋鋼帶，軋制前鋼坯氧化皮沒有除凈，在鍍前毛坯零件上已有黑色氧化皮夾雜造成孔隙。雖鍍前經(jīng)打磨、除銹，但這種黑色氧化皮和孔隙都不易除盡。因此，在電鍍鎳后烘干時(shí)，就留下了黃銹點(diǎn)。后來公司重新進(jìn)一批新材料加工成電子連接器，電鍍鎳層上黃銹點(diǎn)就消失了。說明金屬基體的表面質(zhì)量對鍍層質(zhì)量的影響是不容忽視的。
6．零件結(jié)構(gòu)形式的影響
需要鍍覆的零件常會遇到搭接焊或點(diǎn)焊組合件、壓配合件、鉚接連接的組合件，也有折疊或卷邊的金屬薄板片、間隙很少的波紋狀零件等。這些零件往往留有縫隙、砂眼、孔穴、夾雜物等，由于在前處理工序中不容易清洗干凈，不僅相互污染鍍液，而且容易在這些缺陷處造成鍍覆層不完整、起皮、鼓泡，甚至鍍層干燥后會出現(xiàn)殘留溶液痕跡等，這些成為日后零件發(fā)生腐蝕的腐蝕源和破壞鍍覆層的主要腐蝕原因。
7．材料冶金因素的影響
材料冶金因素是造成電鍍零件表面上存在宏觀和微觀的物理和化學(xué)不一致現(xiàn)象的主要原因。由于零件表面物理和化學(xué)狀況的不一致，表面鍍覆層質(zhì)量將會受到明顯的影響。
冶金因素包括基體材料含有的元素種類、數(shù)量、金相組織特點(diǎn)，以及熱成形、冷塑成形方法，熱處理、化學(xué)熱處理方法等，這些因素對鍍覆過程及鍍覆層質(zhì)量都有一定影響。
具有固溶體金相組織的金屬，通常自身都有很好的耐腐蝕性，表面很容易被氧化或產(chǎn)生鈍化膜，如果沒有使表面很好的活化，就很難在其表面上獲得與基體結(jié)合良好的鍍覆層。
鑄造零件在鍍覆時(shí)，由于其表面粗糙度的原因，易產(chǎn)生氣孔和夾雜，甚至產(chǎn)生偏折，它不僅影響電鍍層外觀，而且使鍍覆層不完整，或者由于孔隙而清洗不干凈而導(dǎo)致鍍層泛白，降低其防護(hù)性能。
熱塑成形的金屬零件，其表面往往容易出現(xiàn)偏折現(xiàn)象，易使表面化學(xué)轉(zhuǎn)化膜出現(xiàn)結(jié)晶狀，影響其膜層外觀質(zhì)量。
粉末冶金的零件由于基體組織疏松多孔，鍍覆前需要事先進(jìn)行封孔處理，否則很難得到質(zhì)量優(yōu)良的鍍覆層。
零件進(jìn)行熱處理和熱處理?xiàng)l件也會影響其表面鍍覆層和化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理的質(zhì)量。用傳統(tǒng)加熱方法進(jìn)行熱處理會在零件表面形成一層氧化膜層，這層氧化膜除去時(shí)往往會影響零件尺寸等，如果熱處理后直接進(jìn)行電鍍或者化學(xué)轉(zhuǎn)化處理，這層氧化膜會影響鍍覆層的質(zhì)量。
高強(qiáng)度鋼材料在進(jìn)行酸洗和堿性溶液電鍍時(shí)(電流效率較低)，極易使高強(qiáng)度零件產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象，因此鍍覆時(shí)應(yīng)特別注意。電鍍時(shí)應(yīng)盡量避免強(qiáng)酸腐蝕，鍍后應(yīng)立即進(jìn)行熱烘烤除氫處理。
在鋼鐵零件表面進(jìn)行局部滲氮、滲碳來提高局部表面的強(qiáng)度，會導(dǎo)致零件表面宏觀化學(xué)不均勻性。再進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理時(shí)，經(jīng)過熱處理的表面與不經(jīng)過熱處理的表面上的膜層外觀厚度、耐腐蝕性是不同的。
總之，上述影響因素必須在電鍍生產(chǎn)中給予充分重視，因?yàn)橐话汶婂兗庸ざ鄶?shù)是來料加工，電鍍廠家容易忽視對來料的了解，例如工件的基體材料組織、成分、表面粗糙度、是否焊接或組裝(包括嵌壓件或鉚接件)等，包括已經(jīng)過腐蝕的工件送來就開始電鍍，往往在電鍍過程中發(fā)生了故障或電鍍完后出現(xiàn)了缺陷。如把熱處理燒結(jié)物清除干凈而導(dǎo)致工件的過腐蝕；工件表面粗糙度未達(dá)到要求；鑄件電鍍表面出現(xiàn)花斑；焊接件電鍍清洗不凈，有殘液翻出等現(xiàn)象。等到交貨時(shí)才發(fā)現(xiàn)這些瑕疵，常會引起加工用戶雙方的爭論。
電鍍通常是產(chǎn)品制造加工的最后一道關(guān)鍵工序，因?yàn)楣ぜ兏睬百|(zhì)量問題導(dǎo)致電鍍與上道工序(機(jī)械加工工序)發(fā)生爭議，所以在零件電鍍前應(yīng)當(dāng)認(rèn)真參照GB／T l2611--1990《金屬零(部)件鍍覆前質(zhì)量控制技術(shù)要求》，明確零件電鍍前的質(zhì)量控制規(guī)范，例如："經(jīng)熱處理的工件，不允許有熱處理前工件表面未除盡的油垢所導(dǎo)致的燒結(jié)物；需進(jìn)行防護(hù)一裝飾性電鍍的零件及用于摩擦和導(dǎo)電接觸的零件，其鍍前表面粗糙度不得大于0．8μm；焊接件表面應(yīng)無多余的焊料和溶渣，焊縫應(yīng)無氣孔和未焊牢等缺陷；鍛件、鑄件、焊接件、沖壓件或原材料帶有相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所允許的缺陷時(shí)，可接收鍍覆，但因這些缺陷所造成的鍍覆層缺陷不作為鍍覆工藝質(zhì)量缺陷……"等等。如果電鍍廠家(或公司)根據(jù)具體情況將GB／T l2611--1990中某些條款寫入合同(或加工協(xié)議)，那么合作雙方就會主動(dòng)承擔(dān)起各自的責(zé)任和義務(wù)。
總之，電鍍前的零件表面質(zhì)量控制是非常重要的，鍍覆前零件的表面質(zhì)量是保證和提高鍍覆層質(zhì)量的先決條件。電鍍企業(yè)在接受零件委托鍍覆加工之前，應(yīng)認(rèn)真實(shí)施零件鍍前表面狀態(tài)技術(shù)協(xié)調(diào)程序。例如認(rèn)真消化零件的圖紙和制造工藝，提前發(fā)現(xiàn)零件可能存在各種不利于電鍍，不利于獲得優(yōu)質(zhì)鍍覆層的各種缺陷。所以與電鍍零件設(shè)計(jì)和制造工藝部門進(jìn)行技術(shù)協(xié)調(diào)，提出獲得優(yōu)質(zhì)鍍覆層的必要條件，并將協(xié)商結(jié)果落實(shí)在圖紙和技術(shù)協(xié)議上是非常重要的。
一般來說，進(jìn)行鍍覆的零件在鍍覆前的表面應(yīng)符合：表面無重油污、金屬屑、有機(jī)涂層，允許在鍍覆準(zhǔn)備工序中能除去的輕微油污和氧化膜；經(jīng)熱處理的零(組)件，不允許帶有殘留污物(如鹽、堿、燒結(jié)物等)，允許在鍍覆準(zhǔn)備工序中除去氧化膜；零件表面應(yīng)無毛刺、裂紋、劃傷、壓坑和其他機(jī)械損傷等；焊接零件應(yīng)無焊料剩余物和熔渣等，鑄件不得有未除盡的砂粒和涂料燒結(jié)物，吹砂件不應(yīng)有殘留砂塵和氧化皮等；經(jīng)磁力探傷和磨削加工的零件，特別是彈簧，不應(yīng)有剩磁；鍛件、鑄件、焊接件、沖壓件等，如果帶有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)允許范圍的缺陷，可以接受鍍覆，但由于這些基體缺陷而引起的鍍覆層缺陷，不應(yīng)作為鍍覆工藝及鍍覆層質(zhì)量的缺陷；有尺寸、粗糙度、彈性要求的零件，應(yīng)符合技術(shù)文件的規(guī)定等。
上述鍍覆前表面質(zhì)量要求是為保證獲得優(yōu)質(zhì)鍍覆層而提出的，應(yīng)與零件生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行充分協(xié)商確定。
