電鍍故障產生的主要因素有哪些?
發布日期:2025-01-02
電鍍故障,不僅能讓電鍍質量變差,還會降低電鍍產品效率,那么,產生電鍍故障的因素,今天這篇文章給大家一一詳細分析,我們不妨進來看看吧!
零件鍍前的主要影響因素
通常情況下,工程技術人員比較重視電鍍表面處理工藝對鍍層質量的影響,而忽視零件的材質、零件的表面狀況、零件的幾何因素等對鍍層質量的影響。
(1)零件材質的影響設計人員根據產品的結構及性能的需要選擇材質,有金屬材質(如鋼鐵、不銹鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鋅基合金、鎂及鎂合金、鈦及鈦合金等)和非金屬材質(如塑料、陶瓷、玻璃、玻璃鋼、石膏等)。這些基體材料特性差異很大,在進行鍍覆時所采用的工藝流程、溶液配方和前處理方法差異也很大,因此,對鍍層質量會產生不同影響。金屬材料中含有的元素種類和數量決定了材料的品種和牌號、規格和金相組織的特點等。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流程和方法,同時也影響鍍層的外觀及質量。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,并且對鍍層質量產生不同的影響。比如,對于不銹鋼、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金等這些特殊金屬材料,鍍前都必須經過特殊的前處理;對于非金屬材料,鍍前必須經過表面金屬化處理,以保證零件表面達到“金屬純”,至少達到“電鍍純”的表面,然后才能進行電鍍,保證鍍層的結合力和鍍層的完整性等使用性能。
(2)零件形狀的影響零件形狀對電鍍層質量的影響,主要集中在陰極電流在零件表面分布的均勻性上。在零件深凹處,不容易鍍上鍍層或鍍層較薄,而零件的棱角部位的鍍層由于電流較集中而容易燒焦或粗糙,較大面積的平面零件中間部位與邊緣的鍍層其厚度差異也很大。形狀復雜的零件在電鍍時各部位表面上的鍍層厚度差異很大,甚至某些部位出現“氣袋”而鍍不上鍍層。另外,由于形狀復雜而藏液,造成工序間的交叉污染而產生電鍍故障。由于零件的形狀不同,電鍍時掛具的設計顯得非常重要,如何選擇(或設計)合適的掛具和裝掛點來保證零件的鍍層質量,是工程技術人員必須重視的問題。
(3)零件尺寸精度的影響由于產品性能和使用環境不同,對鍍層厚度要求也有差異,一般鍍層厚度可以從幾微米到100μm,有的甚至可以達到1000μm以上。假如零件沒有尺寸要求,在零件的最終尺寸上進行電鍍和化學鍍都可以;假如零件的尺寸精密度較高,相互間配合公差小,若鍍層超過公差要求,對產品的裝配和性能都是不利的。為了解決有配合要求的零件鍍后尺寸配合問題,產品的設計和工藝部門須事先預留鍍層厚度和鍍層的尺寸偏差,此外,還應考慮到因零件形狀不同而引起鍍層厚度不均勻的問題。為了解決零件鍍層因配合而出現的故障,一般可以采取以下方法:①在耐腐蝕性能允許的條件下,適當地減少鍍層厚度,以減少鍍層厚度對配合尺寸的影響;②在零件性能允許的條件下,采用酸洗和化學拋光等工藝,事先對零件進行處理,再控制零件需要電鍍層的厚度,以保證滿足裝配的要求;③在零件機加工過程中,預留一定的鍍層厚度尺寸;④選用耐腐蝕性能更好的基體材料以減薄鍍層厚度;⑤選用高耐腐蝕鍍層,降低鍍層厚度,保證鍍層的防護性能。
(4)零件表面粗糙度的影響零件表面的粗糙度是設計者根據產品的性能、裝配因素等確定的,設計者往往很少考慮表面粗糙度對鍍層質量的影響。零件表面粗糙度首先影響零件面積的真實性,表面粗糙度大,零件表面的真實面積與計算面積之間的偏差就大。在同樣的電流密度下電鍍時,表面粗糙度大的零件比表面粗糙度小的零件上的鍍層要達到同樣平均厚度的時間要長。當鍍覆內孔、槽、內螺紋的零件時,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的深鍍能力和均鍍能力。表面粗糙度越大,鍍層外觀越差,表面越容易黏附臟物,其耐腐蝕性能越低等。在允許的情況下,可以通過機械磨光、化學拋光處理等方法來降低零件表面的粗糙度,提高零件表面的鍍層質量。
(5)零件加工(成形)工藝的影響零件加工(成形)的方法很多,如車、銑、磨、刨、沖壓、熱塑、鑄造等,無論哪種加工(成形)方法均會對零件表面狀況及性能產生一定的影響。如:經過車、刨、銑、磨的零件可能會帶有剩磁;經沖壓和鑄造的零件可能存在內應力;經機加工的零件,其表面缺陷處易滲入油污,很難除盡,在電鍍時還易造成交叉污染;彈性零件、冷軋薄板沖壓件等在機加工過程中易形成應力集中區。因此,金屬基體的表面質量對鍍層質量的影響是不可忽視的。(6)零件結構形式的影響需要電鍍的零件常會遇到搭接焊或電焊組合件、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,不僅污染鍍液,而且容易在這些缺陷處造成鍍層質量異常(如:鍍不完整、起泡、鼓包),甚至鍍層干燥或長期存放后會出現殘留溶液痕跡等。這些是零件發生腐蝕的腐蝕源,是造成鍍層腐蝕的主要原因。
(7)零件材料金相因素的影響金相因素包括基體材料含有的元素種類、數量、金相結構特點,以及熱成形、冷塑成形方法,熱處理、化學熱處理方法等,這些因素對電鍍工藝和鍍層質量都有一定的影響。①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生鈍化膜,如果沒有使表面很好地活化,就很難在其表面獲得與基體結合良好的鍍層。②鑄造零件在鍍覆時,由于其表面粗糙度較大,易產生氣孔和夾雜雜質,甚至產生偏析,它不僅影響鍍層外觀,而且使鍍層不完整,或者由于孔隙清洗不凈而導致鍍層異常,降低其防護性能。③熱塑成形的金屬零件,其表面往往容易出現偏析現象,易使表面化學轉化膜出現結晶狀,影響其外觀質量。④粉末冶金的零件由于基體組織疏松多孔,鍍前需要進行封孔處理,否則很難得到質量優良的鍍層。⑤零件進行熱處理和熱處理條件也會影響其表面鍍層和化學轉化膜處理的質量。用傳統加熱方法進行熱處理會在零件表面形成一層氧化膜層,除去氧化膜時往往會影響零件尺寸等,如果熱處理后直接進行電鍍或者化學轉化處理,這層氧化膜會影響鍍層的質量。⑥高強度鋼材料在進行酸洗和堿性溶液電鍍時(電流效率低),極易使高強度零件產生氫脆現象,電鍍時應盡量避免強酸腐蝕,鍍后應立即進行高溫除氫處理。⑦在鋼鐵零件表面進行局部滲氮、滲碳來提高局部表面的強度,會導致零件表面宏觀化學不均勻性。再進行化學轉化膜處理時,經過熱處理的表面與不經過熱處理的表面上的膜層外觀厚度、耐腐蝕性是不同的。電鍍企業絕大多數是來料加工性質的,電鍍工程技術人員不要忽視對電鍍加工產品的材料了解,尤其是與客戶制定外觀和性能標準時,應參照GB/T12611—2008《金屬零(部)件鍍覆前質量控制技術要求》,明確零件電鍍前的質量控制范圍,例如:“經熱處理后的工件應進行表面清理,不允許有未除盡的氧化皮和殘留物(如鹽、堿、型砂及因熱處理前工件表面未除盡的油垢所導致的燒結物等);允許帶有輕微的氧化色,但不允許有銹蝕現象。
需進行防護-裝飾性電鍍條件及用于摩擦和導電接觸零件,其鍍前表面粗糙度不得大于0.8μm;焊接件表面應無多余的焊料和熔渣,焊縫應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技術標準所允許的缺陷時,可接收鍍覆,但因這些缺陷所造成的鍍層缺陷不作為鍍層工藝質量缺陷……”。總之,電鍍前的零件表面質量控制是非常重要的,一般來說,需電鍍加工的零件,其鍍前的表面應符合:表面無重油污、金屬屑、有機涂層,允許在鍍前準備工序中能除去的輕微油污和氧化膜;經熱處理的零(組)件不允許帶有殘留污物(如鹽、堿、燒結物等),允許在鍍前準備工序中除去氧化膜;零件表面應無毛刺、裂紋、劃傷、壓坑和其他機械損傷等;吹砂件不應有殘留砂塵和氧化皮等;經磁力探傷和磨削加工的零件,特別是彈簧,不應有剩磁;鍛件、鑄件、焊接件、沖壓件等如果帶有相應的技術標準允許范圍的缺陷,可以接受鍍覆,但由于這些基體缺陷而引起的鍍層缺陷,不應作為電鍍工藝及鍍層質量的缺陷;有尺寸、粗糙度、彈性要求的零件,應符合技術文件的規定等。
電鍍過程中的質量控制在電鍍生產中,95%的異常是由于人為因素引起的,歸納起來基本是管理不善、制度不健全、督導不力、工藝不合理、員工素質低、操作不當、品質過程所引起的。技術管理是企業生產的核心和保障,建立和完善技術管理體系,加強制程控制,做到防患于未然。
(1)操作不當操作不當有兩個方面:一是作業動作不正確;二是操作時參數設定不合理。如何避免人為因素的影響呢?絕大多數的電鍍企業,沒有規范的、具有可操作性的“標準作業指導書”,更沒有統一的員工培訓教程。在參數的設定方面,有的企業沒有一個標準、沒有一個規范,或是出現的標準不標準、規范不規范,不僅不能指導現場管理,有的時候還會給員工產生誤導。員工的操作和崗位的培訓必須按“標準作業指導書”和“崗位培訓教程”對員工進行操作和崗位進行培訓,讓員工知其然,知其所以然。同時,在參數設定方面更需要制定“工藝流程、工藝規范、工藝參數”規范,在此基礎上,規范工藝流程、工藝規范和工藝參數以保證員工的操作、培訓和技術管理工作的延續。
(2)工藝參數和槽液成分的影響一條電鍍生產線控制的參數達到幾十個,每個參數都不斷變化,較先進的生產工藝、儀器、儀表和設備也經常會發生故障,導致監測失靈,出現品質異常。要避免這些異常的發生,應每2h監測一次參數,并及時調整至標準值。對成分的控制和數據處理,根據成分控制原則,確定檢測周期,定期分析和調整,才能保證成分的穩定。在制定工藝參數的監測周期時,為什么確定為2h呢?以鍍鎳液為例說明:如果加熱損壞,則槽液的溫降約為1.5℃/h,2h溫度將下降3℃,若不及時調整,則很快就會降到控制下限,必定會影響到產品的質量;若溫控儀失控,則加熱棒將連續加溫,槽液的溫度上升速度則會更快,按設計的原則,一般加熱速度為5~6℃/h,這樣,通過監測,及時發現設備的異常,預防因儀器、儀表及設備的異常而造成品質的異常。在pH值的監測方面,若pH值的控制范圍為4.0~4.6,則標準值為4.3。據現場監測的經驗數據,在正常生產的情況下,pH值每小時大約上升0.125,那么2h內pH值大約上升0.25,若不及時監測調整,pH值將會達到控制上限,也必定會造成品質異常。在鍍液的成分控制方面,對鍍鎳液而言,以成分的變化控制在±5%的范圍為原則,以此確定鍍液成分分析的頻率及保證鍍液成分的穩定。除此之外,還要控制鍍液成分的相對含量,保證成分之間的相互平衡。只有當鍍液中所有成分的濃度及成分間的比值均達到最適宜的范圍時,才能獲得[敏感詞]的鍍層質量。在電鍍過程中,光亮劑的消耗,通常分三部分:一是與鍍層共沉積,改善鍍層的性能(約占40%);二是光亮劑的氫化、還原、氫解等分解消耗,形成有機雜質(約占30%);三是工件出槽時的帶出損耗(約占30%)。鍍液里光亮劑含量的及時調整,是穩定電鍍產品質量的基本保證。
(3)槽液的維護保養在電鍍的生產中,由于工件的腐蝕、陽極的溶解、化學材料的不純、工件的帶入以及外界粉塵等,造成金屬陽離子雜質積累:有機光亮劑的失調及分解、工件的油污以及清洗不凈的工件等,造成有機雜質的污染;陽極的溶解狀況、極桿的導電狀況、過濾機的濾芯污染、設備的校核和保養、清洗的水質狀況以及各化學槽液的性能等,都會造成品質的異常。在現場的管理工作中,如何按《槽液維護保養計劃預表》進行維護保養,以保證槽液性能的穩定,將異常消滅在萌芽狀態中,這是工程技術人員和生產管理人員的工作重點,有計劃地進行預防和管理,才能保證品質的穩定和生產的順暢。
找到電鍍故障的原因,對于提高電鍍效率起到重要的作用,在電鍍過程中,我們需要了解同時有效地控制好每個可能發生異常,能大大減少故障的產生。
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