电镀工艺的基本要求

响电镀出现故障的主要因素：零件镀覆前的质量控制

电镀、化学镀、转化膜的质量好坏既受到溶液成分和工艺条件的影响，也受到零件基体材料表面质量的制约。通常从事电镀工艺管理、技术、操作人员比较重视电镀表面处理工艺对镀层质量的影响，而忽视零件基体表面状态对镀层质量的影响。其实电镀零件基体材料和表面状态对镀层质量的影响是不能忽视的。

有很多关于解决电镀故障的文章和经验，讨论比较多的是镀液、电镀工艺参数的影响等，在谈及电镀前工件表面状态的好坏，基体材质的差异对电镀质量的影响较少。零件表面镀覆前的状态对镀覆层质量的影响，往往是由零件的形状、尺寸精度、粗糙度、零件的组合构形、表面存在的缺陷，制造过程中各种冶金因素及零件材料等方面表现出来。这些影响因素对零件表面与溶液界面处进行的化学或电化学反应过程和镀覆层的质量影响是很大的。

1．零件材料的影响

零件材料是设计人员根据产品结构及性能的需要而确定的，有金属材料(如钢铁、不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金、镁及镁合金、锌基合金、钛合金等)和非金属材料(如塑料、陶瓷、玻璃、玻璃钢)等。这些基体材料特性差异很大，在进行镀覆时所采用的工艺流程、溶液配方和前处理方法也差异很大，因此对镀层质量会产生不同影响。

金属材料中含有的元素种类和数量决定了材料的品种和牌号、规格和金相组织的特点等。金属材料含有不同种类的微量元素，这些元素会影响镀前处理的工艺程序和方法，同时也影响镀层的外观及质量。具有多相金相组织的金属，随所含的元素种类和含量的不同，金属表面上的化学不均一性差异很大，它们的前处理工艺可能不一样，并且对镀覆层质量产生不同的影响。合金钢中如Cr、W、N i、M0、V等元素的含量总和超过5％，在其表面就很难进行碱性溶液氧化和磷化处理。铸造铝合金在其表面很难获得硬度较高、厚度较厚的阳极氧化膜和浅色膜层。对于不锈钢、铝及铝合金、镁及镁合金、锌基合金、钕铁硼永磁合金、钛及钛合金这些特殊金属材料，镀覆前都必须经过特殊的前处理。对非金属塑料材料进行镀覆前必须经过事先表面金属化(粗化、敏化、活化等)处理才能对其进行镀覆。基体材料在镀覆时由于特性不同会影响镀覆层的结合力及完整性等性能。

2．零件形状的影响

零件形状是由产品结构的需要决定。零件形状对电镀层质量的影响，主要是影响阴极电流在零件表面的分布均匀性。在零件深凹处不容易镀覆上镀层或镀层较薄，而零件的边棱部分的镀层由于电

流集中而容易烧焦粗糙，大型平板制件中间部位与边缘的镀层其厚度差异也很大。形状复杂的零件在电镀时各部位表面上的镀层厚度差异很大，即使采用分散能力、覆盖能力都非常好的镀液进行电镀，也难克服形状复杂所造成的镀层不均匀性。甚至某些部位出现"气袋"而没有镀上镀层。另外由于形状复杂而很容易兜溶液，并将溶液在电镀工序间带来带去，造成不同溶液的交叉污染，引发电镀故障。

由于电镀零件形状不同，有时有工作面和非工作面之分，有时都是工作面。因此，电镀时要考虑装挂的位置，选择合适的挂具和装挂点，保证零件工作面的镀层合格。

3．零件尺寸精度的影响

通常零件表面的电镀层都具有一定的厚度，特别是镀层其厚度较化学转化膜厚，零件在进行镀覆后必然会引起零件尺寸的变化，影响零件的公差配合。通常设计图纸上规定的零件尺寸及公差，都是指零件的最终尺寸及公差。

选择不同的镀覆层和镀层厚度是根据产品性能要求和使用环

境不同来定的。通常转化膜工艺是通过金属制件表面在溶液中自身的溶解转化生成金属氧化物成膜而附在零件表面，所以转化膜一般较薄，对零件最终尺寸影响不明显。如钢铁零件发黑、磷化、铝及其合金、镁及其合金、铜及其合金、锌合金以及其他金属的化学转化膜处理，其厚度一般都很薄。

镀层厚度根据产品用途及使用环境不同，一般可以从几微米到上百微米，甚至可以达到1000μm以上。假如零件没有尺寸要求，在零件的最终尺寸上进行电镀和化学镀都可以；假如零件的尺寸精密度较高，相互间配合公差只有几微米，镀覆层超过公差要求，对产品的装配和性能都是不利的。在一些高科技产品中往往由于镀层厚度超差和不均匀，而影响零件间的配合时有发生。为了解决有配合要求的零件镀后尺寸配合问题，必须通过与产品设计和工艺部门一道协商零件镀前工艺尺寸，事先预留镀层厚度及其镀覆尺寸偏差来解决。特别应注意的是，在预留厚度的同时还应考虑因零件形状不同而引起的镀层厚度不均匀性的问题。

因镀覆层厚度和均匀性控制不好引起的公差配合问题，最普遍的是螺纹零件和紧固件等。当螺纹零件进行电镀时，其螺纹的牙尖和谷底的镀层厚度是不一样的，牙尖部位的局部厚度明显地大于谷底部位，随着镀层厚度的增加，它们之间的差异会越来越大。因此螺纹经电镀后出现配合障碍主要原因是牙型角镀层变形，其次才是镀层厚度增厚的原因。

为了解决零件镀层配合出现的障碍问题，大致可以通过以下途径。

在耐腐蚀性能允许的条件下，适当地减小镀层厚度，以减少镀层厚度对配合尺寸的影响。在零件性能允许的条件下，采用酸洗和化学抛光等工艺，事先对制件进行处理，控制零件需要电镀的厚度，以保证镀层与零件尺寸在图纸要求范围内。

可事先协商，在零件机械加工过程中，预留足够的镀层厚度尺寸。还有选用耐腐蚀性更好的基体材料以减薄镀层厚度，或选用高耐腐蚀镀层(可降低镀层厚度而达到同样的防护性能)的方式来保

证零件尺寸精度。

4．零件表面粗糙度的影响

零件表面的粗糙度是设计者根据产品使用性能、装配因素等来确定的，往往很少考虑表面粗糙度对镀覆层质量的影响。零件表面粗糙度首先影响着零件表面积的真实性，表面粗糙度越大，镀覆表面的真实面积与计算面积之间的偏差就越大。当表面粗糙度大的零件与表面粗糙度小的零件在同样的电流密度下电镀时，镀层达到同样平均厚度的时间，前者将明显大于后者。当镀覆内孔、槽、内螺纹的零件时，表面粗糙度越大，不仅降低电镀沉积速度，还明显影响零件深凹部位的镀层镀人深度及镀层均匀性。表面粗糙度越大，镀层外观越差，表面越容易粘附脏物，降低其耐腐蚀性能等。

因此，在允许的情况下应尽量降低零件表面的粗糙度，可以通过机械抛磨光、化学抛光处理，这对提高零件表面镀覆层的质量，减少不合格产品具有显著效果。

5．零件加工(成形)工艺的影响

零件由原材料加工到图纸所要求的形状与尺寸，其工艺方法很多，例如车、铣、磨、刨、冲压、热塑、铸造等。这些加工方法往往会对零件表面状况及性能产生一定影响。经过车、刨、铣、磨的零件可能会带有剩磁，经冲压和铸造的零件可能会存在内应力，这些零件在电镀时由于存在上述因素，可能使镀层结合力不牢而产生鼓泡或镀层脆性大而开裂剥落。另外带有剩磁的钢铁零件在电镀前应先消磁。

实际上零件在机加工等过程中，其表面缺陷处很容易渗入油污等污物，尽管在镀前经过严格的化学除油或者电化学除油等工序，但零件缺陷处的油污有时仍很难除尽。另外，在电镀零件的缺陷或者深凹处也易渗入酸、碱、盐等成分，这些成分夹杂在镀件里，就很容易引起电镀后表面镀层的起泡。因此零件在机加工时，应尽量