金属零件电镀表面处理工艺
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当金属零件暴露在自然环境中时，它们会受到酸、碱和盐等化学物质的影响。为了防止这种现象的发生，通常需要对金属零件的表面进行电镀。目前，我国制造业正处于高质量发展阶段，需要不断提高电镀表面处理工艺水平，为金属零件的使用保驾护航。从笔者近年来的研究、讨论和实践经验来看，钢材除了抛光、抛光、脱脂、蚀刻外，还需要在镀锌后进行进一步处理，以保证电镀表面的处理质量。因此，有必要对电镀表面处理的全过程进行应用控制。
金属零件电镀概述
电镀是金属零件表面处理中常用的方法。目前，在对金属零件进行电镀时，具体操作还是按照三大环节进行：电镀前准备→电镀处理→电镀后处理。例如，在预镀准备过程中，首先要求对金属零件的表面毛刺、氧化皮、锈垢、沙眼等缺陷进行抛光，旨在提高零件的平整度;其次，需要借助粗抛光、中度抛光和粗抛光三种方法对金属零件的表面进行抛光，完成划痕处理，提高表面亮度;第三，要求借助化学法、超声波法、电化学法、有机溶剂法等进行脱脂，脱脂后，通过一般蚀刻、光亮蚀刻、弱蚀刻等，去除金属零件表面的薄氧化膜，提高涂层与金属的连接强度。虽然电镀前的准备工作非常复杂，但可以为后续的电镀表面处理打下坚实的基础，保证电镀表面处理效果。
金属零件电镀表面处理工艺分析
金属零件的表面处理，在应用电镀工艺时，包括镀锌和镀铬。因为锌含有两性金属，所以它可以溶解在酸溶液和碱性溶液中，在干燥的空气中不会有很大变化。结果，获得了晋升申请。使用氰化物电镀液和无氰化物电镀液时，前者有剧毒。为了避免污染和危害，通常需要选择铵盐和碱性锌酸盐作为电镀液。为清楚起见，本文以铵盐镀锌工艺为例，从工艺特点、镀锌层的后处理、镀铬保护装饰三个方面做了具体分析。
2.1 工艺特性分析
铵盐镀锌液具有电流效率高、沉积速度快的比较优点，应用该溶液后可以得到亮度好、结晶细小的涂层。现阶段应用的铵盐镀锌，由于深镀能力和均匀镀层能力的差异，可以满足不同材料的表面处理需求。实践表明，在钢铁材料金属零件的表面处理过程中，铵盐镀锌液应用后，一方面随着使用时间的延长，会出现严重的腐蚀，另一方面，处理过的废水处理难度相对较大，对水环境造成相应的污染。但是，在对几何形状简单、零件复杂的零件进行表面处理的过程中，可以相应地使用氯化铵-氨基三乙酸电镀液和氯化铵-柠檬酸电镀液。
2.2 镀锌层的后处理
当应用电镀方法对金属零件表面进行处理时，不能排除氢渗现象，从而产生“氢脆”问题。加工商通常会根据这种情况进行脱氢操作。例如，选择镀锌后热处理方法可以更好地促进氢气从中逸出。同时，采用这种方法后，为了增强镀锌层本身的耐腐蚀性，提高装饰效果，往往需要对金属层与镀锌层的粘结力或连接强度进行优化和提高。从实践经验来看，铬酸盐钝化后可以形成钝化膜，从而提高镀锌层的稳定性。比如常用的白色、黑色、彩色钝化等，都属于这一类。
2.3 镀铬保护装饰在
金属零件的表面处理中应用电镀有两个目的：（1）保护金属零件;（2）装饰金属零件。保护和装饰几乎是同步进行的。具体来说，在镀锌时，通常需要与镀铬保护装饰相匹配。从实验和应用来看，镀铬后形成的钝化膜是氧化层，在空气中不会发生变化而失去光泽。目前，所采用的普通镀铬、复合镀铬和硬铬镀方法，不仅可以改善金属零件电镀后的外观，而且可以提高抛光后镀层的亮度。目前，铬酸溶液与硫酸盐催化剂的应用可使电流效率提高到10%左右（8%~13%），同时，将其硬度提高到800HV（600~900HV）左右。特别是在解决方案的维护难度较低的情况下，这一过程更受实践主体的青睐。需要指出的是，在金属零件的电镀表面处理过程中，由于电镀对象的差异，往往选择不同的镀锌方案，包括冷镀锌、热镀锌工艺等。
以钢材的热浸镀锌表面处理为例
3.1 钢件热浸镀锌工艺
钢制零件是传统电镀的对象之一。近年来，为了防止钢件腐蚀，经常采用热浸镀锌工艺（以下简称“热浸镀锌”）。根据目前的实验研究和应用经验，热浸镀锌涂层形成后，可以保护钢铁产品不生锈，防止腐蚀10年以上。需要指出的是，为了减少后续的运行维护结果，一般可以采用二级保护方法，即通过在钢材表面涂覆有机涂层，形成双层防腐体系，从而全面提高钢件的防腐、防锈能力。这次主要选用的是150mm×70mm×5mm Q235钢。
3.2 钢件的预处理和镀锌
首先，对选用的钢件进行碱洗脱脂酸洗除锈，然后用清水清洗。以碱洗脱脂为例，传统的化学脱脂方法往往存在碱洗时间过长的缺点，因此在此做法中采用电解脱脂法。根据脱氢式2H2O+2e=H2↑+2OH-，氧反应式4OH--4e=O2↑+2H2O，进行电解脱脂处理。酸洗时，主要根据电极反应，采用电解酸洗法去除电极零件表面的氧化物和铁锈（电解工艺参数见表1）。其次，将制备好的锌锅温度控制在（460±5）°C后，将清洗好的钢件放入其中，控制时间在3min内取出，锌层厚度大于80μm。
表1 电解工艺参数
3.3 钢件的热浸镀锌后处理
首先，在热镀锌层预处理方面，主要有五种方法（如表2所示）。
表2 钢件表面预处理
其次，为了选择适应性较好的镀锌层后处理方法，本研究对应的国产环氧底漆（锶黄颜料聚酰胺固化的双组份环氧漆）、国产磷酸盐底漆、进口环氧底漆（聚酰胺加合物固化的双组份环氧漆）、进口环氧底漆（含磷酸锌的聚酰胺固化的双组份环氧漆）， 并对进口环氧底漆（含磷酸锌的低表面处理环氧涂料）、1#、2#、3#、4#、5#涂料底漆进行标记，然后，根据环境试验（常用的“湿热试验+盐雾试验+附着力试验”方案），分析不同工艺下的附着力影响。根据《军事装备实验室环境试验方法》第9部分的要求，共进行10个周期的试验，每周期24小时/周期运行，每个周期分为加热→高温高湿→冷却→低温四个阶段[7]。按上述方法第11部分的要求，盐雾试验共进行96小时，具体操作按盐雾雾和干燥两种状态交替进行。附着力试验是根据《颜料和清漆拉拔法的附着力试验》的要求，先用80#砂纸研磨钢样，然后在室温下固化7天，应用环氧树脂粘接剂粘接，最后放入万能试验机进行实验，取圆柱形拉拔强度的平均值作为附着力试验值。环境测试结果如图1和图2所示
图1：环境试验前的试样开放截面
图2 环境试验后将试样拉出
3、根据以往的实践经验和试验结果，环境试验前后喷砂处理的涂层试样截面显示，内聚力受损，附着力优于其他4种方法，稳定性较好。其中，5#环氧底漆黑的应用效果最好。同时，与以往实践经验相比，认为：（1）应用钝化处理后，在钢件表面保护涂层中，基体与底涂层之间可以形成粘结性能，当其性能较好时，可以提高保护寿命，否则会影响使用寿命。根据漆膜拉拔法的试验，当粘接性能不小于5MPa，漆膜的附着力不大于2MPa时，漆膜会脱落并起泡。（2）采用钝化+酒精擦拭法通常可以提高粘接性能，提高底漆的粘接保持率。（3）如果采用非钝化法，则无法达到预期的底漆涂层/热浸镀锌界面粘附目标。（4）非钝化+酒精擦拭法对漆膜的附着力影响相对较小，只能对漆膜的发展起作用，不能产生和活交联。（5）采用钝化后的喷砂方法时，可以提高表面处理效果，提高基材的表面粗糙度，提高对漆膜的附着力。
因此，在比较了5种不同方法在不同底漆中的应用效果后，选择了可靠性高、表面处理技术效果最大的钝化喷砂法的5#环氧底漆。在钝化后应用喷砂法的过程中，要求严格控制喷涂压力和砂粒大小，然后在热镀锌层处理完成后再对砂进行喷砂。根据钢件表面预处理的结果：（1）结合强度大于5MPa;（2）必须选择含磷酸盐的底漆，以提高其防腐效果。
结束语
由于金属部件的性能有限，它们很容易受到腐蚀。金属零件的表面可以采用电镀方法进行处理，不仅可以起到保护作用，还可以实现金属零件的表面装饰，从而增加其美观性。结合以上分析，可以看出，电镀表面处理工艺的内容既简单又复杂。在应用该工艺时，必须选择适应性强的镀锌方案，做好镀锌层形成后的后处理工作，并选择防腐处理的配套方法。由于金属零件电镀表面处理工艺的电镀对象不同，建议在钢件电镀表面处理实际应用前，尽可能根据电镀对象进行综合分析，选择适用的热镀锌方法，以保证应用后可以提高钢件生产制造的全要素生产率的过程。