鍍層針孔與粗糙易發(fā)生混淆。所以首先得區(qū)別針孔和粗糙兩種性質(zhì)完全不同的故障現(xiàn)象。針孔可以解釋為鍍層上的微小凹孔(凹陷、凹痕等),它在外形上是對稱的,像流星一樣,往往帶有向上的“尾巴”,并且有深有淺,細小的針孔往往被誤認為細微的粗糙。而麻點僅僅是鍍層上微小的凹坑,一般沒有向上的“尾巴”。通常有兩種判斷方法,一種方法是用低倍放大鏡,在不同角度的光線下觀察,這有助于確定是針孔還是粗糙,在光照下,針孔在坑內(nèi)產(chǎn)生陰影。另一種方法是用一張濕濾紙來回擦幾下,如表面有濾紙屑,表明鍍層粗糙,反之為針孔。
針孔是由氣體或油類物質(zhì)的滯留而產(chǎn)生的,氣體或油可能留置在鍍層上,或者留置在被鍍金屬的表面上。在有些情況下,半固體(糊狀)的非導電粒子(可以認為是一種重油或是有機雜質(zhì)聚集)也能產(chǎn)生針孔。這種粒子的不導電性使鍍層沉積在非導電粒子周圍,從而產(chǎn)生空穴或小孔。深的針孔產(chǎn)生于沉積早期,淺的針孔是在沉積后期產(chǎn)生的。大多數(shù)的針孔通常出現(xiàn)在零件的向上面上。小針孔比大針孔更圓些,大針孔呈淚珠形,這是氣體或油泡等的浮力試圖上升到液面的緣故。這樣淚珠的尾巴通常是向上的。
形成針孔的原因有很多,不同原因引起的針孔現(xiàn)象略有不同,所以在分析故障時,首先要觀察現(xiàn)象。例如鍍前處理不良,它僅僅使鍍件局部表面上的油或銹未徹底除去,造成這些部位上氣體容易停留而產(chǎn)生針孔,所以這種因素造成針孔的現(xiàn)象是局部密集的,而且是無規(guī)則的;鍍液中有油或有機雜質(zhì)過多引起的針孔較多地出現(xiàn)在零件的向下面和掛具上部的零件上;鍍液中固體微粒產(chǎn)生的針孔較多地出現(xiàn)在零件的向上面;防針孔劑太少造成的針孔在零件的各個部位都有;鍍液中鐵雜質(zhì)過多、pH值過高和陰極電流密度較大引起的針孔較多地出現(xiàn)在零件的尖端和邊緣(即高電流密度處);硼酸含量太少產(chǎn)生的針孔較多地出現(xiàn)在零件的下部;鍍液的溫度過低造成的針孔是稀少的,也是零件各個部位都有可能出現(xiàn)的。
可能原因 |
原因分析及處理方法 |
(1)鍍前處理不良 |
金屬基材及預鍍層等不良,在其他章節(jié)里已有詳細的論述,請查閱相關(guān)章節(jié)的內(nèi)容。本故障的鍍前處理不良是指由人鍍鎳槽前的水洗和活化工序而造成的不良現(xiàn)象,如清洗水和活化液受油污染、清洗水中有Cr2+污染,以及活化液中受Cu2+、Pb2+金屬雜質(zhì)污染等,在后續(xù)的鍍鎳過程中,出現(xiàn)針孔、凹陷等現(xiàn)象。 處理方法: a.更換清洗水和活化液,嚴格清洗標準作業(yè); b.加強工序間的協(xié)調(diào)配合,防止工件在空氣中停留過長而受到污染 詳見第三章故障現(xiàn)象1(1)、(2) |
(2)鍍液中有油污染 |
鍍液中油類雜質(zhì)的污染主要來自于: a.未清洗凈的工件、掛具帶人造成的交叉污染; b.電鍍生產(chǎn)線上潤滑油的滴漏造成的污染; c.不潔凈的攪拌空氣帶人造成的污染。由于油類污物漂浮 在液面上,當工件出入槽時,會黏附在工件上,現(xiàn)有的水洗和活化工藝不能將其去除,輕則出現(xiàn)針孔,產(chǎn)生橘皮狀鍍層,重則造成鍍層結(jié)合力差,甚至大面積脫皮 處理方法: a.將鍍液加熱到 b.在攪拌下,加入用熱水溶解好的十二烷基硫酸鈉0.8~ C.在攪拌下,分3次,每次間隔l0min,加入3~ d.靜置2h后,過濾; e.分析調(diào)整槽液成分,用赫爾槽試驗調(diào)整光澤劑,小電流電解(0.1~O. |
(3)鍍液中有機雜質(zhì)過多 |
有機雜質(zhì)的來源是多方面的,除化學材料外,還有空氣中漂浮的拋光灰塵。吊車上滴下的油滴、工件帶入的油污、有機光澤劑的分解產(chǎn)物等。有機雜質(zhì)吸附于陰極表面并與重金屬離子結(jié)合,改變陰極電勢,增加氫氣在陰極表面的吸附和析出。同時,也可能吸附在金屬晶粒的棱角上,在電流較大的情況下阻止晶體生長,產(chǎn)生鈍化或局部沉積不上鎳,使鍍層出現(xiàn)霧狀發(fā)暗或出現(xiàn)麻點、針孔等。有機雜質(zhì)的種類也很 |
續(xù):上述故障現(xiàn)象
可能原因 |
原因分析及處理方法 |
(3)鍍液中有機雜質(zhì)過多 |
多,影響各不相同,有的使鍍層亮而脆,有的使鍍層暗而脆;有的動物膠類雜質(zhì)使鎳層發(fā)黃、容易出現(xiàn)針孔、鍍層結(jié)合力下降;還有的動物膠類雜質(zhì)使鍍層產(chǎn)生條紋狀的光亮,而且有脆性 處理方法一:雙氧水-活性炭處理法 a.用l0%的硫酸調(diào)pH=3.5; b.加入30%的雙氧水1~3mL/L,將鍍液加熱至65~ C.分3次,每次間隔l0min,加入3~ d.靜置3h后,過濾; e.分析并調(diào)整鍍液成分和pH值,小電流電解(0.1~ f.用赫爾槽試驗調(diào)整光澤劑,繼續(xù)電解30min,試鍍 處理方法二: a.用l0%的硫酸調(diào)pH=3,加熱至 b.在攪拌下加入0.3~ C.分3次,每次間隔l0min,加入3~ d.靜置3h后,過濾; e.分析并調(diào)整槽液成分和pH值,小電流電解(0.1~ f.用赫爾槽試驗調(diào)整光澤劑,繼續(xù)電解半小時,試鍍 處理方法三:單寧酸一活性炭處理法(這種方法主要用于除去動物膠類有機雜質(zhì),動物膠是由除油不凈的拋光零件帶進鍍液中的,含量0.01~ a.將鍍液加熱至65~ b.在攪拌下加入5%單寧酸溶液lmL/L,攪拌30min,靜置過夜; C.分3次,每次間隔lomin,加入1~39/L活性炭(除去過量的單寧酸和有機雜質(zhì)),攪拌30min; d.靜置3h后,過濾; e.分析調(diào)整槽液成分,小電流電解(0.1~ f.用赫爾槽試驗調(diào)整光澤劑,繼續(xù)電解30min,試鍍 |
續(xù):上述故障現(xiàn)象
可能原因 |
原因分析及處理方法 |
(4)鍍液中有固體顆粒 |
鍍鎳液中固體顆粒的數(shù)量和類型是很多的。由于大多數(shù)顆粒比鍍液重,所以容易沉降下來并在工件的向上表面產(chǎn)生大量的粗糙。在激烈攪拌溶液時,較輕的粒子保持分散狀態(tài),它所產(chǎn)生的異常往往比重的粒子少,因為重的粒子會沉降在陰極表面;在輕度攪拌的溶液中,較重的粒子沉至槽底,較輕的粒子會沉降在陰極表面上產(chǎn)生粗糙 大多數(shù)的細粒是從外部進人溶液的,例如拋光的介質(zhì)、磨光操作中的金屬粒子、空氣中的灰塵等;有些細粒是從開裂的陽極袋中出來的陽極泥渣,或者使用不合適(不當)的陽極袋,有些細粒是鍍液本身產(chǎn)生的,如鋼鐵零件落人鍍液,生成氫氧化鐵沉淀;水的硬度高,通過補充水而導致鈣的積累而形成不溶性的硫酸鈣的沉淀;還有處理鍍液時,未除盡的活性炭顆粒等 在電鍍過程中,由于空氣攪拌,懸浮的顆粒隨氣流不斷沖刷工件的表面,影響鍍層的沉積,嚴重者致使工件局部呈現(xiàn)凹坑或細針孔狀的鍍層,而有些較大的顆粒,沉積在工件的表面,金屬只能在顆粒周圍沉積,而呈現(xiàn)針孔 處理方法:過濾鍍液,消除顆粒的來源 |
(5)濕潤劑太少 |
在鍍鎳溶液中,常采用陰離子型有機表面活性劑降低電極與鍍液界面張力,使形成的氫氣難以在電極表面滯留,以防止產(chǎn)生針孔和麻點。生產(chǎn)中常用的濕潤劑為十二烷基硫酸鈉等,其用量約在0.025~O. |
續(xù):上述故障現(xiàn)象
可能原因 |
原因分析及處理方法 |
(5)濕潤劑太少 |
如果鍍液的pH值太低、陰極移動過緩、濕潤劑的含量不足,都會使氫氣吸附(滯留)在工件的表面,阻礙鍍層金屬的沉積,而在鍍層表面形成針孔、麻點。由于十二烷基硫酸鈉與鎳離子生成沉淀而不斷消耗,故應經(jīng)常補充。如果發(fā)現(xiàn)針孔較小,分布較均勻,攪拌鍍液時泡沫極少,則多為濕潤劑太少所致。檢查十二烷基硫酸鈉的簡便方法:用一根直徑 處理方法:補加濕潤劑 |
(6)鍍液中鐵雜質(zhì)過多 |
鐵雜質(zhì)在鍍液中主要以Fe2+存在,容易形成極小的氫氧化亞鐵膠體,膠體吸附Fe2+而形成[nFe(OH)2]Fe2+微粒,向陰極移動,破壞鍍鎳層致密和連續(xù)性,并夾雜在鍍鎳層中,使鍍鎳層孔隙增加,抗腐蝕性降低。在測量孔隙時,出現(xiàn)藍色的假象斑點,會混淆對鍍層的質(zhì)量判斷,同時還會產(chǎn)生縱向裂紋,導致脆性,特別是當鐵雜質(zhì)含量大于 鍍液中鐵雜質(zhì)主要來源:管狀鍍件內(nèi)壁,鐵鍍件落入鍍槽造成腐蝕以及不純的鎳陽極 鐵雜質(zhì)的定性試驗:取lmL鍍液,置于250mL燒杯中,加水20mL,加l:1硝酸lmL,煮沸2min,把溶液移人50mL比色管中,加l5%硫氰酸銨和異戊醇各l0mL,充分搖勻(盡量使異戊醇將硫氰酸鐵萃取形成色層),靜置數(shù)分鐘,若出現(xiàn)紅色,表明鍍液被鐵污染 處理方法一:小電流電解法。若鍍液中僅含有少量鐵雜質(zhì),將鍍液的pH調(diào)到3,用0.05~ 處理方法二:雙氧水一活性炭法 a.用l0%的硫酸,調(diào)pH一3~3.5; b.加入1~2mL/L 30%的雙氧水,將Fe2+氧化成Fe3+,同時將有機雜質(zhì)部分分解; C.加熱鍍液至65~ d.調(diào)節(jié)pH=5.5~6.3,充分攪拌1h,使氧化后的Fe3+最大限度地形成Fe(OH)3沉淀; e.加入1~ f.調(diào)節(jié)pH=3左右,掛入洗凈的陽極; 9.用0.1~O. h.分析調(diào)整鍍液成分,調(diào)節(jié)pH值; i.用赫爾槽試驗調(diào)整光澤劑,并補加; j.繼續(xù)小電流電解半小時,試鍍 處理方法三:高錳酸鉀一活性炭法 a.用l0%的硫酸調(diào)pH=2.5左右; b.在攪拌下加入5%高錳酸鉀溶液,至鍍液呈微紅色; C.加熱鍍液至65~ d.調(diào)節(jié)pH=5.5~6.3,用6%的雙氧水還原多余的高錳酸鉀,并使錳沉淀為二氧化錳; e.加熱鍍液至65~ f.加入1~ 9.調(diào)節(jié)pH=3左右,掛人洗凈的陽極,用0.1~ h.分析調(diào)整鍍液成分,調(diào)節(jié)pH值; i.用赫爾槽試驗調(diào)整光澤劑,并補加; j.繼續(xù)小電流電解30min,試鍍 |
續(xù):上述故障現(xiàn)象
可能原因 |
原因分析及處理方法 |
(7)鍍液中鋅雜質(zhì)過多 |
鍍液中含有微量的鋅即可使鍍層發(fā)白;鋅含量在0.02~ 鍍液中鋅雜質(zhì)的主要來源:不純的硫酸鎳等原料、含鋅的活性炭及落入槽內(nèi)的鋅鋁件和黃銅件等被腐蝕。 鋅雜質(zhì)的定性試驗:取2支試管(1支做空白對比試驗),各加入30mL蒸餾水,l%甲基紫一滴,1+1鹽酸2滴,15%硫氰酸鉀一滴,然后在其中一支試管中加入鍍液lmL,若試液變?yōu)樽仙瑒t證明鍍液被鋅污染。 處理方法一:電解處理法。 電解法除鋅效率較高,如含Zn2+300mg/L的 處理方法二:高pH值處理法。 鍍鎳液中有較多的鋅雜質(zhì)存在時,可用高的pH值處理。處理時,可先用CaC03(或BaC03)提高鍍液的pH值至5.5左右,再用NaOH[或Ni(OH)2]提高pH值至6.2,加熱至65~ 若采用CaC03提高鍍液的pH值,由于反應后產(chǎn)生的CaS04在低溫時溶解度大( 這種方法除鋅的效率只有1.56%~4% 處理方法三:掩蔽劑處理法。少量的鋅雜質(zhì)可以用NT掩蔽劑進行掩蔽。如鍍鎳液中含鋅l.25~50mg/L,可用0.8~2mg/L的NT掩蔽劑進行處理。 另外,市場上還有一些掩蔽劑,如LIDYFIN999,它既可以掩蔽鋅雜質(zhì),又可以掩蔽銅雜質(zhì)。當鍍鎳液被鋅雜質(zhì)或鋅雜質(zhì)和銅雜質(zhì)同時污染時,通過小槽試驗,加入適量的這種掩蔽劑,攪拌一段時間后,即可進行正常電鍍生產(chǎn)。 處理方法四:載體吸附法。這是一種除去鋅雜質(zhì)既快,效率又高的方法。所謂載體吸附法,就是制備一種比表面積大、結(jié)構(gòu)疏松、體積龐大、含水分多的非晶形物質(zhì),亦稱之為活性碳酸鎳。這種活性碳酸鎳在制備過程中,表面吸附著大量的CO32-和Na+,當它作為吸附劑(載體)加到含Zn2+雜質(zhì)的鍍鎳液中后,CO32-就更易吸附Zn2+,即活性碳酸鎳將配制時其表面所吸附的Na2CO3轉(zhuǎn)變?yōu)槲降酶喂痰?、溶度積常數(shù)更小的ZnC03,這樣就從鍍液中取走了有害的鋅離子,留下了等當量的少量鈉離子 應當指出的是,這種方法還可去除Cu2+、Pb2+、Fe3+等異金屬雜質(zhì)離子。如鍍鎳液中含Zn2+100mg/L、Cu2+23mg/L、Pb2+10mg/L時,在每升鍍鎳液中(調(diào)pH至6.2)加 ①往鍍鎳液中加入少量(1~2mg/L)雙氧水(30%),將二價鐵離子氧化為三價鐵離子,借以同時除去Fe3+ ②用非活性碳酸鎳3~ ③降溫至40~ ④用5%的稀硫酸調(diào)pH至工藝規(guī)范,即可電鍍 附注: ①活性碳酸鎳的制備方法 a.用 b.用 c.在強烈攪拌下,徐徐將1%~2%的硫酸鎳水溶液加入到0.5%的碳酸鈉溶液中(加入時,次序不可顛倒); d.用傾洗法將沉淀洗凈,可制得l. ②活性碳酸鎳使用注意事項 a.制得的活性碳酸鎳,應及時使用,放置時間過長,會影響其活性 b.Na c.反應物質(zhì)量比Na d.使用過的碳酸鎳,加硫酸溶解,用少許碳酸鈣中和酸,可作為下次制備活性碳酸鎳之用 在鍍鎳液中加入3~10mL/L下述加成液,能使鋅與鎳共沉積而減少鋅雜質(zhì)的含量。其加成方法如下:取 |
續(xù):上述故障現(xiàn)象
可能原因 |
原因分析及處理方法 |
(8)鍍液的pH值太高 |
在正常生產(chǎn)情況下,鍍鎳液的pH值是緩慢上升的,如果pH值反復不定或不斷下降,說明電鍍液工作不正常。金屬鎳的析出電勢決定于鍍液的氫離子濃度,隨著pH值在5~2范圍內(nèi)減小,金屬鎳的析出電勢變得更負。陰極的界面在電鍍過程中發(fā)生兩個基本過程,即Ni2+和H+放電。在陰極的界面、隨Ni2+和H+濃度的減小,濃差極化增大,Ni2+和H+的濃度靠擴散和電遷移得以補償。由于H+在整個鍍液中的濃度很小,所以界面的H十濃度會更小,以致足以形成氫氧化鎳沉淀,夾雜于鍍層中,使鍍層發(fā)脆,同時由于氫氧化鎳共沉積,該部位易吸附氫氣泡,又不易被排除,從而引起鍍層出現(xiàn)麻點和針孔。在鍍鎳液中,陰極界面pH值比鍍鎳液的pH值約高1.3左右,如鍍液的pH值為3.4的話,界面的pH值可達到4.7,氫氧化鎳的沉積開始形成,特別在高電流密度部位,易出現(xiàn)針孔狀的鍍層。隨著pH值升高,該異常現(xiàn)象加劇,出現(xiàn)粗糙、發(fā)霧等故障。在體積電流密度大于 pH值的調(diào)整方法:pH值高時,用3%的化學純稀硫酸溶液調(diào)整;pH值太低時,可用3%的化學純氫氧化鈉溶液調(diào)整。在加氫氧化鈉溶液時,易產(chǎn)生沉淀,應在不斷攪拌下緩慢加入,若用碳酸鎳代替氫氧化鈉,效果會更好。調(diào)整時,先做小槽試驗,而后再大槽調(diào)整。若調(diào)整pH值的范圍較小(如在0.2~0.4范圍內(nèi)),可采用電解法處理,但時間較長。如果需降低pH值時,可采用小面積陽極,大面積陰極;如果提高pH值時,應采用大面積陽極,小面積陰極。這兩種電解法均使用低電壓、小電流 處理方法一:化學法。用3%的稀硫酸調(diào)整pH值至標準值 處理方法二:電解法。采用小面積陽極,大面積陰極電解鍍鎳液,至pH值達到標準值 |
續(xù):上述故障現(xiàn)象
可能原因 |
原因分析及處理方法 |
(9)陰極電流密度太大 |
任何鍍液都有一個獲得良好鍍層的電流密度范圍,獲得良好鍍層的最小電流密度稱電流密度下限,獲得良好鍍層的最大電流密度稱電流密度上限。一般來說,當陰極電流密度過低時,陰極極化作用小,鍍層的結(jié)晶晶粒較粗,在生產(chǎn)中很少使用過低的陰極電流密度。隨著陰極電流密度的增大,陰極的極化作用也隨之增大,鍍層結(jié)晶也隨之變得細致緊密;但是陰極上的電流密度不能過大,若超過允許的上限值后,由于陰極附近嚴重缺乏Ni2+,在陰極的尖端和凸出處會產(chǎn)生形如樹狀的鎳鍍層,或者在整個陰極表面上產(chǎn)生形狀如海綿的疏松鍍層。同時陰極大量析氫,界面的pH值急劇升高,氫氧化鎳與鎳鍍層共沉積,該部位(尖角或邊緣等高電流密度區(qū))易吸附氫氣泡,又不易被排除,形成針孔 處理方法:合理設(shè)定電流值。推薦參考值如下:在常溫和稀溶液條件下,Dk可設(shè)為0.5~ |
續(xù):上述故障現(xiàn)象
可能原因 |
原因分析及處理方法 |
(10)鍍鎳液中 硼酸含量太少 |
硼酸是鍍鎳液中最常用的緩沖劑,具有穩(wěn)定鍍鎳液的pH值的作用。在鍍鎳過程中,鍍液的pH值必須保持在一定的范圍內(nèi),一般控制在3.6~4.2。pH值過低,H+易于放電,降低陰極電流效率,鍍層易產(chǎn)生針孔。pH值過高,鍍液渾濁,陰極周圍的金屬離子會以金屬氫氧化物的形式與鎳鍍層共沉積,使鍍層的力學性能惡化、外觀粗糙。硼酸含量低于 處理方法: a.定期分析并調(diào)整硼酸含量至標準值; b.保持鍍鎳液的溫度大于 |
(11)鍍液的溫度太高(或太低) |
溫度對鍍層內(nèi)應力影響很大,當溫度由 處理方法:控制鍍鎳液溫度在標準值 |
(12)鍍液中存在空氣 |
鍍液中的空氣主要是由過濾機漏氣或者過濾機在開啟前內(nèi)存的空氣沒有排盡而造成的。過濾機在正常運轉(zhuǎn)的情況下,筒內(nèi)的壓力約為78.45~107.87kPa(0.8·1.1kgf/cm2),此時空氣被壓縮,在進入溶液時,壓縮空氣被分散成很多細小的氣泡,散布于鍍液中,這些細小的氣泡大約需要72h方能逸出液面,在電鍍過程中,這些細小的氣泡吸附于工件的表面,就形成密集的“細麻砂”狀的針孔 檢查方法:用透明的玻璃燒杯取lL鍍鎳液,將鍍液放在陽光的照射下,若發(fā)現(xiàn)頂部溶液渾濁,而底部清澈,表明鍍液中有空氣存在 處理方法:更換過濾機。加強管道和過濾機的維護保養(yǎng) |