關于鐵件滾鍍鎳常見問題的分析及改善

方國富

（廈門金越電器有限公司，福建 廈門 361021）

鎳，近似銀白色、硬而有延展性并具有鐵磁性的金屬元素，它能夠高度磨光和抗腐蝕。鎳在空氣中穩定性很高，表面能夠迅速生成一層鈍化膜，從而對鍍層起到機械防護作用；鎳的硬度比較高，能夠提高產品的耐磨性。鑒于鎳優良的耐磨性及耐腐蝕性，因此在繼電器金屬零件電鍍中得到廣泛應用，多用在鐵基材零件電鍍上，提高產品的耐磨性及耐腐蝕性。現生產普遍采用硫酸鹽滾鍍鎳體系，但在實際生產上，往往出現發黃、脫皮等質量問題，對產品的性能造成影響。本文旨在對鐵鍍鎳的一些常見問題進行分析并提出改善方案。

1 鍍層脫皮

鎳層脫皮在生產中屬于重大質量事故，不僅僅影響零件的防護性，且裝配成成品后脫離基體在內部干繞繼電器正常工作，造成繼電器失效，造成零部件及成品的報廢；更有甚者流至終端客戶，引發更多的質量問題。因此在電鍍生產中，必須保證鍍層的結合力，防止鍍層產生脫皮。鎳層脫皮主要包括以下兩種種情況，根據不同的性狀需進行定性分析，并針對分析結果進行改善。

1.1 鎳層與基材脫開

此種脫皮撕開脫皮鍍層后直接露出基材，是由于鍍層和基材的結合力產生問題。因此這種脫皮往往與前處理有關。鐵基材零件電鍍前表面含有油脂及鐵銹等物，在電鍍前要經過除油、酸洗、活化等工序對零件表面進行清洗，露出潔凈、活化的基材表面進行電鍍才能得到結合力良好的鍍層。因此此種脫皮主要是由于來料前處理未徹底導致基材上有油脂層或者氧化膜，導致零件結合力不良。因此除油、酸洗須保證足夠的濃度及時間，且定期進行補加及更換。除此以外，零件進入鍍槽未通電流，零件長時間裸漏在鍍液中氧化也會導致零件脫皮，此種情況由設備導致，情況較為少見，且一般在生產中通過巡檢即可識別。

1.2 鎳層之間脫開

（1）暗鎳和亮鎳之間脫皮。現鍍鎳體系多為雙層鎳體系。暗鎳或者半光亮鎳打底，再在底鎳基礎上電鍍光亮鎳，兩道工序間有一道或者兩道底鎳回收液，一方面回收底鎳帶出損失，另一方面避免帶入過多至光亮鎳槽中，造成亮鎳濃度失控。而鎳極易鈍化，因此在底鎳轉至光亮鎳過程中，往往因為在空氣暴漏時間過長或者在回收液中清洗時間過長導致底層鎳鈍化，進而影響到后續鍍層的沉積。要避免此種不良產生，需嚴格控制零件轉移時在空氣中的等待時間及在回收液中的清洗時間，不宜超過15s，筆者在長期生產中，發現適當調低回收液的pH值，降低至2.0～3.5，能夠對零件鍍層起到一定的活化作用。當然酸性更強，對鍍層的活化更好，但同時也會影響到鍍鎳液pH值的維護，并不推薦。此外，亮鎳槽有機雜質過高、光亮劑失調（次級光亮劑過多）造成鎳層脆性大，同樣會造成鎳層在外力作用下碎裂，可赫爾槽打片分析，若赫爾片彎折鍍層聽到啪啪爆裂聲，說明鍍層脆性大，應對鍍液進行調整或處理。

（2）鎳層之間脫皮。還有一種脫皮非雙層鎳之間的脫皮，而是暗鎳或者亮鎳之間的脫皮，此種情況較為少見，多為設備存在問題，在電鍍過程中產生長時間斷電或者導電不良，鍍層產生鈍化所致。此種脫皮不良比例一般較大，可以通過錘擊法識別出。

此外，筆者在實際生產中，曾遇到一例鍍層間脫皮的案例，查詢整流器電流監控數據，并未出現斷電現象。且零件局部產生脫皮，并非整體脫，不良比例低至0.1%左右。后判斷為雙性電極導致的結合力不良。

雙性電極是指在電鍍過程中，被鍍零件脫離陰極，但鍍液中仍有電流通過，此時流動的電流碰到脫離零件存在兩種可能，一種是繞過零件繼續在溶液中流動，另一種是克服“零件-溶液”界面阻力在零件內部通過。當電流通過零件時，如圖所示，電流從溶液進入零件的左端，再從零件的右端進入溶液。此時零件的左端充當陰極，產生還原反應，沉積鎳層，右端充當陽極，產生氧化反應。這種現象稱為雙性電極現象，零件的右端。若電流過大產生陽極鈍化，再繼續電鍍即會結合力不良導致脫皮，而左端充當陰極，鎳層處于活化狀態，結合力良好。此時就會產生局部脫皮。

經過排查發現，當零件裝載量偏下限時易產生局部脫皮。觀察零件下限時滾筒內裝載情況，發現容量僅占滾筒容積的1/5～1/4，裝量偏少，遂提高裝載量下限試鍍，未再產生局部脫皮不良。此種情況就是因為零件裝量過少，滾鍍過程中零件與導電頭分離，使零件處于陰陽極之間，受雙性電極影響導致脫皮。

圖1 零件筒內裝載情況

2 鍍層白斑

白斑是指鍍層表面局部發白，鍍層粗糙、蒼白無光亮。而正常光亮鍍鎳后的鍍層應是光滑平整的。之所以出現這種局部白斑，是由于零件鍍前生銹，生銹處鐵基材發生氧化，在酸洗環節中洗去鐵銹后，表面微觀產生不規則凹坑，難以通過電鍍填平，鍍后就產生白斑。

圖2 白斑樣件

因此杜絕白斑不良的方法即避免來料生銹。首先，鐵件毛坯的存放周期不宜過長，盡快安排電鍍。其次，無法短時間內電鍍的零件要采用加防銹油等防護措施進行防銹，但此種方式會增加前處理除油的壓力。已經產生鐵銹的零件，較為輕微的可以采用振光進行處理，提高平整度。

3 鍍后發黃

鐵件鍍鎳發黃一直是滾鍍鎳最為常見的一個問題。發黃的種類繁多，不同的發黃性狀有不同的產生原因。

3.1 水跡印發黃

此種發黃表現性狀為鍍層表面有不規則發黃印記，可以通過擦拭或者燙洗，發黃產生在鍍層表面，并非基材生銹溢出。

圖3 發黃樣件

水跡印發黃產生在鍍層表面，產生原因在后處理工序，現鍍鎳后處理流程圖入下所示：

圖4 鐵件鍍鎳后處理流程圖

若產品出現水跡印發黃，可從后面四道工序進行排查：

（1）純水洗、熱水洗不凈導致水跡印發黃，水洗不凈包括多種原因：堿中和濃度過高，后道帶入量過多；水洗本身流量偏小，清洗雜質累計及純水水質不純均可導致水洗不凈，可以根據不同的產生原因對癥下藥。

（2）甩干、烘干環節未徹底甩干、烘干零件，零件表面殘留水漬導致水跡印。

可從甩干的頻率、時間及烘干的溫度、時間進行排查分析。

3.2 異物發黃

異物發黃分為兩種情況：

（1）零件毛坯表面含有異物，前處理未清洗干凈或難以清洗去除，電鍍時異物無法溶解，且干擾鍍層沉積，導致鍍層薄或無鍍層。此種發黃包括異物本身發黃及基材無法受保護鐵銹溢出發黃。

（2）零件鍍層內含有異物，多為光亮劑分解物，呈現黃白色。

3.2.1 毛坯表面異物發黃

一般情況下，鐵基材毛坯表面的油污、氧化皮及其他可溶性雜質通過常規的除油、酸洗工序即可溶解消除，但同樣存在一些無法通過傳統的前處理工藝徹底清除的異物附著在零件表面，導致鍍后發黃。

筆者在生產中發現一款零件鍍后總是存在發黃，發黃位置不規則，且為區域性發黃。更換前處理亦無法消除，鍍液打片也未發現異常。對前處理及鍍液進行排查未發現異常后，對不良樣件進行電鏡及金相分析，通過定性分析進行原因確認。

通過電鏡及金相分析，發黃處鍍層不完整，基材存在異物干擾鍍層沉積，異物電鏡分析含Si、Al等異常元素。通過定性分析結果再往前排查，發現熱處理前為去除毛刺采用磨料進行振光，而磨料同樣含有Si、Al元素，判斷異物來源于磨料。后振光后進行超聲清洗后再進行熱處理，試驗多批電鍍后均未產生此類發黃。

此種發黃就是由于振光磨料粉粘附在零件表面，未清洗干凈便進行熱處理，磨料粉高溫燒結，常規的前處理工藝無法徹底清除，從而導致異物發黃。可以從振光后清洗工藝著手改善。因此，解決此類發黃應通過電鏡、金相等定性分析異物種類，才好對癥下藥，排查出癥結所在。

3.2.2 鍍層異物發黃

同理，鍍層異物發黃跟毛坯表面異物發黃一樣，對其進行定性分析，分析異物種類，異物存在的位置。從而做到對癥下藥。一般情況下，異物多為有機物，來源于有機添加劑分解產物。其特征為鍍層中含有光亮劑中C、O、S等元素。因為異物來源于鍍槽，也可鍍液進行打片確認。此種不良需對鍍液進行活性炭-雙氧水大處理，清除鍍液內有機分解物，處理完畢后調整鍍槽濃度及pH值，再進行打片確認。

圖5 鍍層夾雜有機物樣件及電鏡分析

3.3 針孔黃點

針孔黃點是鍍鎳發黃中最為普遍的。鐵上鍍鎳屬于陰極性鍍層，鍍層對基材只有機械防護作用，而鎳鍍層孔隙率較高，只有在25μm以上才能達到無孔。繼電器零部件加工鍍層厚度一般只有3μm～7μm，電流低區甚至更低，鍍層孔隙率大，基材氧化生銹從孔隙冒出，形成針孔黃點。采用暗鎳-亮鎳雙層鎳體系，并憑借光亮劑的整平、細化晶粒的作用，提高陰極極化，可以一定程度上降低孔隙，防止鍍后小黃點。

在實際生產中，前處理不良，電流密度過大，鍍槽鐵雜質及有機雜質過高、光亮劑失調或者過低等都會引起鍍后小黃點。因此在遇到問題時，應一道一道進行排查，找出真實原因。

5 結語

在鐵件鍍鎳生產中， 各工藝槽要嚴格按照工藝要求進行維護，尤其是鍍槽，主鹽濃度應定期滴定分析，pH值、溫度每天應進行點檢；添加劑添加遵循少量多次原則，定期對鍍液進行打片分析，嚴格控制鍍液有機雜質及金屬雜質。遇到問題，應堅持理論與實踐相結合，分析不良原因，不斷提高鍍層質量。