鍍鋅培訓(xùn)教程

電鍍（鍍鋅）培訓(xùn)講解人：趙德勇金工部2009年培訓(xùn)電鍍的定義

電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中﹐以被鍍基體金屬為陰極﹐通過電解作用﹐使鍍液中欲鍍金屬的陽(yáng)離子在基體金屬表面沉積出來﹐形成鍍層的一種表面加工方法。鍍層性能不同于基體金屬﹐具有新的特征。根據(jù)鍍層的功能分為防護(hù)性鍍層﹐裝飾性鍍層及其它功能性鍍層。電化學(xué)反應(yīng)

下圖是電鍍裝置示意圖﹐被鍍的零件為陰極﹐與直流電源的負(fù)極相連﹐金屬陽(yáng)極與直流電源的正極聯(lián)結(jié)﹐陽(yáng)極與陰均浸入鍍液中。當(dāng)在陰陽(yáng)兩極間施加一定電位時(shí)﹐則在陰極發(fā)生如下反應(yīng)﹕從鍍液內(nèi)部擴(kuò)散到電極和鍍液界面的金屬離子Mn+從陰極上獲得n個(gè)電子﹐還原成金屬M(fèi)另一方面﹐在陽(yáng)極則發(fā)生與陰極完全相反的反應(yīng)﹐即陽(yáng)極界面上發(fā)生金屬M(fèi)的溶解﹐釋放n個(gè)電子生成金屬離子Mn+。電鍍反應(yīng)示意圖金屬的電沉積過程

電鍍過程是鍍液中的金屬離子在外電場(chǎng)的作用下﹐經(jīng)電極反應(yīng)還原成金屬原子并在陰極上進(jìn)行金屬沉積的過程。下圖(1-2)是電沉積過程示意圖﹐完成電沉積過程必須經(jīng)過以下三個(gè)步驟﹕液相傳質(zhì)﹕鍍液中的水化金屬離子或絡(luò)離子從溶液內(nèi)部向極界面遷移﹐到達(dá)陰極的雙電層溶液一側(cè)。金屬的電沉積過程電化學(xué)反應(yīng)﹕水化金屬離子或絡(luò)離子通過雙電層﹐并去掉它周圍的水化分子或配位體層﹐從陰極上得電子生成金屬原子。有三種方式﹕電遷移﹐對(duì)流和擴(kuò)散。電結(jié)晶﹕金屬原子沿金屬表面擴(kuò)散到結(jié)晶生長(zhǎng)點(diǎn)﹐以金屬原子態(tài)排列在晶格內(nèi)﹐形成鍍層。電鍍時(shí)﹐以上三個(gè)步驟是同時(shí)進(jìn)行的﹐但進(jìn)行的速度不同﹐速度最慢的一個(gè)被稱為整個(gè)沉積過程的控制性環(huán)節(jié)。不同步驟作為控制性環(huán)節(jié)﹐最后的電沉積結(jié)果是不一樣的。影響電鍍質(zhì)量的因素影響電鍍質(zhì)量的因素添加劑的影響電流密度的影響電流波形的影響溫度的影響攪拌的影響鍍鋅鋅鍍層的外觀呈青白色﹐標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.76V﹐易溶于酸﹐溶于堿﹐是曲型的兩性金屬。鋅在干燥空氣中幾乎不發(fā)生變化﹐鋅腐蝕的臨界濕度大于70%﹐因此在潮濕大氣中能與二氧化碳和氧作用生成一層主要由堿式碳酸鋅組成的薄膜﹐這層膜有一定的緩蝕作用﹐鋅與硫化氫等含硫化物起反應(yīng)生成硫化鋅﹔鋅易受氯離子浸蝕﹐故在海水中不穩(wěn)定。鋅在密閉或通風(fēng)不良﹐空氣潮濕的條件下﹐與非金屬材料的揮發(fā)物(低分子羧酸﹐醛﹐酚﹐氨等)接觸時(shí)﹐鋅易遭腐蝕﹐生成白色疏松的腐蝕產(chǎn)物﹐俗稱”白霜”。鋅在高溫﹐高濕﹐密閉條件下﹐與膠木﹐油漆﹐木材釋放的揮發(fā)物接觸﹐鋅有生長(zhǎng)細(xì)絲狀單晶的傾向﹐俗稱”長(zhǎng)毛”鍍鋅鋅的標(biāo)準(zhǔn)電位比鐵負(fù)﹐對(duì)鋼鐵而言是陽(yáng)極性鍍層﹐可提供可靠的電化學(xué)保護(hù)。在工業(yè)大氣﹐農(nóng)村大氣和海洋性大氣中使用的鋼鐵制品均可選擇鋅作保護(hù)層﹐其防護(hù)壽命幾乎與鋅層厚度成正比關(guān)系。凡屬有工業(yè)廢氣污染的大氣中﹐鋅鍍層的耐蝕優(yōu)于鎘鍍層﹐在海上或海水中則相反。鋅鍍層經(jīng)鉻酸鹽鈍化之后﹐耐蝕性可提高6~~8倍。故鍍鋅鈍化處理是必不可少的的步驟。在鈍化膜上進(jìn)行有機(jī)染色﹐可作低檔產(chǎn)品的防護(hù)---裝飾鍍層。鍍鋅為降低鋅鍍層厚又能提高耐蝕能力﹐國(guó)內(nèi)外采如下兩種措施﹕一是提高鈍化膜的質(zhì)量﹐如用藍(lán)色﹐綠色﹐軍綠色﹐黑色鈍化代替常規(guī)的彩虹色鈍化膜﹐尤以軍綠化鈍化膜耐蝕性最好﹔二是以較薄的含鐵0.3%~~0.6%的Zn-Fe合金﹐或含鎳6%~~10%的Zn-Ni合金代替純鋅鍍層﹐耐蝕性能提高三倍以上﹐廣泛用于汽車鋼板上代替鍍鋅。鋅鍍層的使用溫度不得超過2500C,在此溫度上鋅結(jié)晶組織變形﹐發(fā)脆﹐耐蝕性下降。有耐蝕﹐耐熱要求的零件宜用Zn-Ni合金層。鍍鋅鍍鋅電解液可分為堿性和弱酸性兩大類﹐國(guó)內(nèi)外常用的有無氰鋅酸鹽鍍鋅﹐氰化鍍鋅﹐銨鹽鍍鋅﹐氰化物鍍鋅﹐硫酸鹽鍍鋅等。就國(guó)內(nèi)而言﹐無氰鋅酸鹽鍍鋅仍是主流。近年來由于鍍鋅添加劑的性能的改進(jìn)提高﹐氰化物鍍鋅和低氰光亮鍍鋅發(fā)展較快﹐而銨鹽鍍鋅在繼續(xù)下降。選擇鍍液要根據(jù)鍍件材質(zhì)﹐形狀﹐外觀要求而定﹐如沖壓小件和復(fù)雜件﹐特別是需要輔助陽(yáng)極的深孔或管狀件宜選用堿性鍍液﹔件和對(duì)氫脆敏感的零件宜用弱酸性鍍鋅液。當(dāng)采用兩種性能不同的鍍液時(shí)﹐對(duì)生產(chǎn)十分有利。鋅酸鹽鍍鋅鋅酸鹽鍍液的特點(diǎn)﹕1﹐不用劇毒的氰化物﹐廢水易處理﹔2﹐鍍層結(jié)晶細(xì)密﹐光澤好﹐分散能力和深鍍能力接近氰化鍍液﹐適合復(fù)雜形狀的零件電鍍﹔3﹐鍍液穩(wěn)定﹐操作方便﹔4﹐對(duì)設(shè)備無腐蝕性﹔5﹐綜合經(jīng)濟(jì)效益好。這種鍍液亦存在沉積速度慢﹐允許溫度范圍窄(高于400C不好)﹐厚度超過15um時(shí)有脆性﹐鑄鍛件較難電鍍以及工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生刺激性氣體逸出﹐必須要安裝通風(fēng)裝置等缺點(diǎn)。鋅酸鹽鍍鋅鋅酸鹽鍍液之鍍液成分﹕A﹐氧化鋅(純度大于98%)﹔B﹐氫氧化鈉﹔C﹐DE和DPE添加劑﹔D﹐光亮劑﹔E﹐水維護(hù)管理技朮﹕A﹐嚴(yán)格控制鋅﹐堿濃度和比值﹔B﹐主添加劑和光亮劑都只能靠經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)加﹔C﹐注意溫度和電流密度的相互關(guān)系﹔D﹐極間距離及電極排布﹔E﹐雜質(zhì)的危害及清除﹔F﹐可能產(chǎn)生的故障及糾正方法氯化物鍍鋅

氯化物鍍鋅是八十年代初發(fā)展起來的光亮鍍鋅工藝。氯化物鍍液的特點(diǎn)﹕A﹐是不含絡(luò)合劑的單鹽鍍液﹐廢水極易處理﹔B﹐鍍層的光亮性和整平性優(yōu)于其鍍液體系﹔C﹐電流效率高﹐沉積速度快﹔D﹐氫過電位低的鋼材如高碳鋼﹐鑄件﹐鍛件等容易施鍍。氯化物鍍鋅鍍液成分﹕A﹐氯化鋅﹔B﹐氯化鉀﹔C﹐硼酸﹔D﹐添加劑(主光亮劑﹐載體光亮劑﹐輔助光亮劑)鍍層性能測(cè)試電鍍層外觀檢驗(yàn)結(jié)合力試驗(yàn)電鍍層厚度的測(cè)量孔隙率的測(cè)定鍍層顯微硬度的測(cè)定鍍層內(nèi)應(yīng)力的測(cè)試電鍍層脆性測(cè)試氫脆性的測(cè)試鍍層焊接性能的測(cè)試電鍍層外觀檢驗(yàn)

金屬零件電鍍層的外觀檢驗(yàn)是最基本﹐最常用的檢驗(yàn)方。外觀不合格的鍍件就無需進(jìn)行其它項(xiàng)目的測(cè)試。檢驗(yàn)時(shí)用目力觀察﹐按照外觀可將鍍件分為合格的﹑有缺陷的和廢品三類。外觀不良包括有針孔﹐麻點(diǎn)﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脫落﹑陰陽(yáng)面﹑斑點(diǎn)﹑燒焦﹑暗影﹑樹枝狀和海綿狀江沉積層以及應(yīng)當(dāng)鍍覆而沒有鍍覆的部位等缺陷結(jié)合力試驗(yàn)

鍍層結(jié)合力是指鍍層與基體金屬的結(jié)合強(qiáng)度﹐即單位面積的鍍層從基體金屬上剝離所需要的力。鍍層結(jié)合力不好﹐多數(shù)原因是鍍前外理不良所致。另外﹐鍍液成分與工藝規(guī)范不當(dāng)或基體金屬與鍍層金屬的熱膨脹系數(shù)縣殊﹐均對(duì)鍍層結(jié)合力有明顯影響。評(píng)定鍍層與基體金屬結(jié)合力通常采用定性方法。車間定性測(cè)量法﹐是以鍍層金屬和基體金屬的物理-機(jī)械性能的不同為基礎(chǔ)﹐即當(dāng)試樣經(jīng)受不均勻變形﹐熱應(yīng)力和外力的直接作用后﹐檢查鍍層是否有結(jié)合不良現(xiàn)象。具體方法可根據(jù)鍍種和鍍鍍件選定﹕(一)彎曲試驗(yàn)﹔(二)銼刀試驗(yàn)﹔(三)劃痕試驗(yàn)﹔(四)熱震試驗(yàn)電鍍層厚度的測(cè)量

電鍍層厚度的測(cè)量方法有破壞檢測(cè)法與非破壞檢測(cè)法兩大類。其中破壞檢測(cè)法有點(diǎn)滴法﹑液流法﹑溶解法﹑電量法和金相顯微法等多種﹔非破壞檢測(cè)法有磁性法﹑渦流法β射線反向散射法和光切顯微鏡法等等。測(cè)量時(shí)除溶解法等是鍍層的平均厚度外﹐其余多數(shù)是鍍層的局部厚度。因此﹐測(cè)量時(shí)至少應(yīng)在有代表性部位測(cè)量三個(gè)以上厚度﹐計(jì)算其平均值作為測(cè)量厚度結(jié)果。孔隙率的測(cè)定鍍層的孔隙是指鍍層表面直至基體金屬的細(xì)小孔道?？紫洞笮∮绊戝儗拥姆雷o(hù)能力。測(cè)定孔隙的方法有貼濾法﹑涂膏法﹑浸漬法等。電鍍層的選擇及標(biāo)記

電鍍層的主要目的用于﹕保護(hù)金屬零件表面﹐防止腐蝕裝飾零件外表﹐使外表美觀提高零件的工作性能鍍層使用條件的分類

鍍層的使用條件﹐按照氣候環(huán)境程度分為以下三類。第一類

腐蝕性比較嚴(yán)重的工作環(huán)境第二類

腐蝕性中等的工作境第三類

腐蝕性輕微的工作環(huán)境電鍍層的選擇

鍍層按其用途可分為下列三類﹕防護(hù)性鍍層防護(hù)-裝飾性鍍層工作保護(hù)鍍層金屬鍍層表示方法(GB1238-76)

本標(biāo)準(zhǔn)適用于金屬和非金屬制件上的電鍍﹑化學(xué)鍍﹑熱浸鍍﹑真空鍍發(fā)鍍和表面化學(xué)處理。金屬鍍層的表示方法由三部分組成(GB1238-76)﹐每部分之間以圓點(diǎn)“?”相連接。排列序如下﹕

示例﹕Fe/Ep.Zn7.c2cFe/Ep.Zn7.c2c

鋼鐵件鋅電鍍層的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

引用標(biāo)準(zhǔn)

下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過本規(guī)范的引用而構(gòu)成本規(guī)范的條文。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本規(guī)范的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。

GB/T4956《磁性金屬基體上非磁性覆蓋層厚度的測(cè)量磁性方法》GB/T4955《金屬覆蓋層厚度測(cè)量陽(yáng)極溶解庫(kù)侖方法》GB/T5270《金屬基體上的金屬覆蓋層（電沉積層和化學(xué)沉積層）附著強(qiáng)度試驗(yàn)方法》GB/T9791《鋅和鎘上鎘酸鹽轉(zhuǎn)化膜試驗(yàn)方法》GB/T9799《金屬覆蓋層鋼鐵上的鋅電鍍層》GB/T10125《人造氣氛腐蝕試驗(yàn)鹽霧試驗(yàn)》GB12334《金屬和其他無機(jī)覆蓋層關(guān)于厚度測(cè)量的定義和一般規(guī)則》GB12609《電沉積金屬覆蓋層和有關(guān)精飾計(jì)數(shù)抽樣檢查程序》外觀

3.1.1鍍鋅層應(yīng)是連續(xù)均勻細(xì)密3.1.2經(jīng)過鈍化的鍍層表面應(yīng)是帶有綠色,黃色和紫色的彩虹色,白鈍化膜層應(yīng)是有光澤性的膜層3.1.3允許的外觀a.表面有輕微的水印b.由于零件表面狀態(tài)不同,同一零件上有不均勻的顏色和光澤.c.形狀復(fù)雜的零件邊,梭,角處有輕微粗糙,且不影響裝配.d.對(duì)于除氫前鈍化的零件,除氫前后鈍化膜顏色有所不同.e.鈍化膜有輕微的局部擦傷和點(diǎn)狀損傷f.輕微的鍍鋅夾具印跡外觀不允許的外觀a.鍍層粗糙,燒焦,黑點(diǎn),非機(jī)械性疙瘩,起泡,脫脫落b.樹枝狀,海綿狀和條紋狀的鍍層c.表面局部無鍍層d.用布可擦去的松疏的鈍化膜層.e.片狀白色鈍化膜(指白鈍化膜層)f.未洗凈的鹽跡g.由于膠皮手套帶酸或堿接觸表面形成黑色斑紋與花臉外觀以鍍鋅作為最終防腐層的普通工件在工件的主要表面上不應(yīng)有明顯的起泡、孔隙、粗糙、裂紋或局部無鍍層。非主要表面允許存在掛具痕跡或少許水跡。全部表面應(yīng)有完整的光亮的鈍化膜。

外觀以鍍鋅作為最終防腐層的整體架

在工件的主要表面上不應(yīng)有起泡、孔隙、粗糙、裂紋或局部無鍍層。方孔兩邊平面以及相鄰看面應(yīng)是無損的，不允許留有掛具痕跡。槽型里面應(yīng)與外面一樣有光亮的鈍彩膜。八個(gè)三維頂內(nèi)角的局部區(qū)域如果不出光則允許用環(huán)氧鋅黃漆涂蓋，但每個(gè)架子涂蓋的總面積不準(zhǔn)超過4平方分米。4.1.7以鍍鋅作為底層并有部分表面需要進(jìn)行噴塑或噴漆裝飾要求的鍍鋅件

在工件設(shè)計(jì)的導(dǎo)電功能面上不應(yīng)有起泡、孔隙、粗糙、裂紋或局部無鍍層。非導(dǎo)電表面允許留有掛具痕跡或水跡。夾層或三維內(nèi)角局部區(qū)域允許存在不掛灰的、肉眼可見鋅沉積層但沒有呈現(xiàn)光亮鈍彩膜的缺陷，這種缺陷不應(yīng)明顯影響隨后施涂有機(jī)膜的附著力。厚度

在主要表面上能被直徑為20毫米的球接觸的鋅鍍層，鍍鋅層的厚度通常為7--20μm,其厚度分兩類，電鍍后需噴塑的工件其厚度要求為7-12μm，此類工件在噴塑前需除氫，電鍍后不噴塑的工件厚度要求為12-20μm.其它性能4.3結(jié)合強(qiáng)度鍍層與基體之間應(yīng)有良好的結(jié)合力。4.4耐腐蝕性能

以鍍鋅作為最終防腐層的普通工件，其鍍層耐中性鹽霧試驗(yàn)必須大于72小時(shí)。

5檢驗(yàn)方法

5.1鍍層外觀在自然光下全以目測(cè)。鍍層厚度測(cè)定

測(cè)量鍍鋅層厚度有GB/T4955、GB/T4956、GB/T6462多種方法，本規(guī)范采用“GB/T4956《磁性金屬基體上非磁性覆蓋層厚度測(cè)量

磁性方法》”作為指定的非破壞性質(zhì)量檢驗(yàn)的測(cè)試方法。使用磁性測(cè)厚儀測(cè)量前，要在測(cè)試場(chǎng)所對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，在間斷使用中也要經(jīng)常對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保儀器處于正常狀態(tài)。以鍍鋅作為最終防腐層的工件,在主要表面上能被直徑為20毫米的球接觸的鋅鍍層，其最小局部厚度不小于工藝過程卡規(guī)定的厚度。其余部分不作測(cè)量要求。以鍍鋅作為底層并全部表面需要進(jìn)行噴塑或噴漆裝飾要求的鍍鋅件，即在工藝文件中標(biāo)明鍍鋅厚度3微米的工件為后續(xù)全噴塑件，不需做厚度檢測(cè)，只要有肉眼可見的鋅沉積層而且不掛灰，一律視為鍍鋅合格并轉(zhuǎn)入下一道工序。5.3結(jié)合強(qiáng)度

5.3