基体材料与电镀质量的关系

基体材料与电镀质量的关系我们在实际电镀生产中，由于工件基体材料种类复杂繁多，采用常规电镀工艺有时难以镀出理想的镀层。本文拟就不锈钢、渗碳件、冷轧硬化件、铸铁件、焊接件等钢铁基材料的电镀质量问题做一些简单的探讨。一、不锈钢基体材料：不锈钢具有良好的耐蚀性，出于一些特殊用途的需要，常常在其表面进行电镀一层金、银、镍、铬等金属。不锈钢基体材料在表面直接电镀得到的大多是粗糙与结合力差的镀层，主要原因是不锈钢的表面存在强氧化膜影响镀层的结合力;且不锈钢过电位较高，由于阴极有氢气还原析出而使镀层金属原子不易沉积。有关资料显示，不锈钢基体材料电镀时镀前处于拉应力状态时，镀层与基体结合力差;处于应力时，结合力较好。因此对不锈钢基体材料电镀时，镀前需要进行特殊处理。如：采用喷砂、丸和预镀处理后镀层质量才能有所保证。二、普通钢铁渗氮、碳基体材料：钢铁渗氮、碳和淬火后，基体材料表面组织一般会有大量小颗粒状碳化物(氧化皮)，碳原子与微量元素结合形成的未溶碳化物对晶界起钉扎作用，一般在沉积过程中达到阴极表面的金属原子会沿着基体金属延伸的压力来占据与结构相连续的位置。但这些未溶碳化物破坏了原有的应力场，使得金属原子沉积难以均衡吸引到基体表面形成稳定的结构。有时某些晶粒向上生长得快一些而其它晶粒向上的生长慢一些，甚至停止使镀层粗糙不连续。故钢铁渗氮、碳基体材料电镀一般先除去氧化产物和预镀处理后再电镀需要的金属,才能使镀层的结合力提高。三、冷轧硬化基体材料：冷轧硬化件表面依不同的机加工方法，基材表面和基材内部具有不同的结晶组织，表面晶格发生剧烈变形，并覆盖一层氧化膜。由于基体表面金属结构与镀层金属结构相差较大，而使镀覆金属不能以正常晶格连续生长。另外加工过程中产生的一些杂质也会阻止正常晶格的生长或抑制晶粒的长大，有时某些晶粒向上生长得快一些而其它晶粒向上的生长慢一些，甚至停止。因此难以形成连续的生长面，这样的基材表面被称为材料的弱表面，要提高镀层的结合力就需要避免或除去弱的表面层(冷着硬化层、氧化层)。四、铸铁件基体材料：铸铁件在实际生产中，铸铁件镀镍、锌、铜很常见，镀层的主要问题是沉积困难和镀后腐蚀较快;难以使镀层附着其表面而质地疏松，大量微孔及夹砂使其表面起伏高低不平，在施镀过程中，氢气容易进入孔隙，在周围介质温度变化及其它因素的影响下，留在铸件内的氢气力图通过镀层泄放出来，氢气对镀层施加较大的压力而将镀层与铸件撕开，减弱镀层与铸件的结合力。另外，铸铁中碳极少与铁形成固溶体，大多以游离态(石墨)或化合态(渗碳体)存在，因而在其表面析氢反应强烈，金属离子不易发生还原反应而沉积在基体材料上，故使镀层质量不佳，表面粗糙多孔。同时铸铁件基体材料的微孔隙(砂孔)对电镀层的质量影响也极大，施镀时电解液渗入到孔隙内，并达到一定深度不易清洗干净，过一段时间之后电解液就外流与镀层发生反应，破坏镀层。出现大量黒斑而影响防护性能和外观。另外，铸铁大量的游离碳也会促进微电池的产生而加速镀层的腐蚀。五、焊接组合基体材料：电镀过程中焊接基体材料的零件焊接接口组合部位的镀层质量效果不好，是受基体的表面状态影响。由于氢气在粗糙面的过电位小于光滑表面，然而氢气易析出使镀层不易沉积。要改善镀层的覆盖能力必须提高基体的表面光洁度。因为焊接接口区的组织是焊接熔池，从液相变成固相的一次结晶过程。它不同于铸造过程中金属收缩产生裂纹，大量来不及逸出的氢、氧、氮等气体形成的气孔，以及焊条、助焊剂与母材夹层在冶金反应过程中生成的夹杂物造成焊接区结晶组织的复杂性、多样性，也必将影响到电镀过程中的覆盖能力，要得到好的镀层质量效果，就要严格控制好镀前处理，清理焊缝使焊接口光滑平整。