功率继电器的磁路部件采用电镀镍涂层,满足磁路部件的防护和耐磨要求。
磁路部件的基材为电工纯铁,电镀方法为滚镀镍,镀层厚度为3-5μm。
磁路零件电镀工艺流程为:
下料——振动去毛刺——预热处理(化学除油——电解除油——水洗——酸洗水洗)——镀暗镍——暗镍回收——镀光亮镍——光亮镍回收——后处理(中和一水洗) ,一份热水洗,一份离心,一份烘干)一份包装,一份入库。
由于不采用镀铜作为基底,大量纯铁件电镀镍后反复出现黄变问题。
电镀镍发黄的原因有很多。 常见的有后处理不当造成的水痕泛黄、镀镍液中有机杂质污染导致镀层发黑发黄、零件存放环境湿度大造成的腐蚀泛黄、零件存放环境湿度低造成的腐蚀泛黄等。优质零件。 电流密度区镀层较薄,防护性差,导致泛黄或生锈。
业内人士对于镀镍层发黄的问题做了大量的研究,也比较容易分析和改善。
本文重点研究电镀过程中因铁与铜发生取代反应而导致的置换铜氧化变色问题以及振动去毛刺过程中磨料残留引起的黄变问题。
01故障描述
故障现象1.
镀镍表面部分呈浅红色,外观类似铜的氧化变色。
故障现象2.
镀镍表面出现黄色斑点或斑点。 泛黄区域不能用稀盐酸烫洗去除。
涂层不良现象如图1所示
02原因分析及解决方案
针对电工纯铁件电镀镍后镀层出现的失效现象,对缺陷样品进行扫描电镜(SEM)分析查找原因,并根据不同原因提出故障排除措施,如下所述。
1、故障现象
原因分析及解决方案
1)测试。 故障现象1表明,镀镍后的零件表面呈现淡红色,而其他区域则呈金属镍的颜色,即镍镀层的颜色。 使用扫描电子显微镜分析涂层中的浅红色区域。 结果如图2所示。
图2显示,除了基体铁元素和镀层镍元素外,在浅红色区域还检测到了铜元素。
说明浅红色区域有铜元素。 由于没有镀铜,电镀过程中可能会发生取代反应,导致局部铜沉积。 因此,此类故障现象确定为铁与铜之间发生替代反应,导致被替代的铜发生氧化变色。 。
2)铜替代现象的原因分析。
金属的活性顺序为:钾、钙、钠、镁、钼、锌、铁、锡、铅、(氢)、铜、汞、银、铂、金。
金属活性序列中位置较低的金属,其金属活性较弱,原子还原性也较弱; 而位置越高的金属,金属活性越强,原子还原性也越强。
铁元素排在铜元素之前,表明铁的金属活性比铜强。 纯铁零件在电镀生产过程中会发生铜置换反应。
电镀生产过程中唯一使用铜材料的环节是镀槽内阳极棒的铜棒和滚筒内的铜阴极丝。
镀槽阳极棒采用纯铜实芯管制成。 除与阳极钛篮挂钩接触的外露部分外,其余部位均涂有吊架胶,车辆配有接液盘。 转移过程中不会有电镀液或电镀液。 阳极棒上的水滴会引起氧化腐蚀。
因此,电镀生产过程中镀液基本不存在铜离子污染。
鼓状阴极丝的导电部分也采用纯铜空心铜管制成。 铜管在使用前被压扁,非导电部分用塑料管覆盖。 塑料管和铜管之间有间隙。 电镀过程中,镀液会进入间隙,铜导电头被腐蚀溶解并带入镀液中。
电镀过程在不通电的情况下,纯铁零件与镀液中的铜离子会发生取代反应,导致零件表面发生铜置换。
3)换铜现象的解决办法。
针对纯铁零件进入镀液但不通电时可能发生的铜置换反应,采取的解决方案是设计带电镀液装置,防止零件与镀液接触但不通电时发生铜置换反应。未通电。
为了防止压延阴极丝的铜管被腐蚀而污染镀液,针对压延阴极丝的缺点,将阴极丝更换为可拆卸的导电头,并将非导电部分去除。用热塑性管紧紧包裹,以防止电镀液进入。 人们腐蚀铜线,引起铜置换反应。
改进后,通过不断的生产跟踪验证,解决了电工纯铁电镀中以镍代铜的问题。
2、故障现象
原因分析及解决方案
1)测试。 故障现象二:零件镀镍层表面出现黄色斑点或斑点。
使用扫描电子显微镜分析有缺陷的样品。 黄斑、黄斑等异常K域的表面形貌如图3所示。
从图3可以看出,异常部位镀层不完整,有明显的异物夹杂。
同时,对异常区域的元素分析显示,可以检出Si、Al等元素。
电镀生产过程中不存在Si、Al等杂质污染,但金工振动过程中使用的陶瓷磨料中含有Si、Al等元素。 因此,可以确定此类不良现象是由于振动过程中磨料残留导致镀镍层发黄所致。
2)原因分析。
采用能谱仪进一步分析零件的黄变区域和正常非黄变区域。 结果如图4所示
从图4可以看出,在泛黄区域检测到Si、Al等磨蚀元素,而在正常非泛黄区域仅检测到Ni、Fe,没有检测到其他元素。 表明基体表面混有非导电材料和磨料,无镍涂层在局部区域形成间隙。 液体残留在缝隙中,导致基体腐蚀、生锈,产生黄斑、斑点。
磨料异物污染源自除油和去毛刺过程。 为了去除零件表面的油污和毛刺,在振动时加入规定规格的除油粉和陶瓷磨料。 然而,未能粘附在油脂上的磨料会在随后的清洁过程中被去除。 清洗后,陶瓷磨料异物残留在零件表面。 经过高温热处理和烧结后,电镀前的盐酸清洗不能完全去除,最终导致零件镀镍后发黄的问题。
3) 磨料残留引起的涂层泛黄的解决方案。
解决金属加工中因振动陶瓷磨料残留而引起的镀镍层发黄问题的解决方法是用更耐磨的棕刚玉磨料代替更容易磨损的陶瓷磨料; 金工振动后、热处理前添加超声波除油清洗,彻底清除零件表面的油脂,防止振动后零件表面残留磨料异物,热处理后高温后无法清洗干净烧结,导致电镀镍层泛黄。
03结论
针对纯铁基件镀镍过程中因铁与铜发生置换反应而导致被置换铜氧化变色的问题,通过充入槽体以及改进槽体材质和结构,解决了置换铜现象。鼓阴极线。
针对金工振动去毛刺磨料残留污染造成的镀镍层泛黄问题,通过更换磨料以及振动后、热处理前加强清洁等措施,可以有效解决镀镍层泛黄问题。
故障实例表明,电镀质量问题的解决也遵循“具体情况对症下药”的原则。 只有找出问题的真正原因,才能有效地消除问题。