论文部分内容阅读
【摘 要】本文围绕零件表面处理常见镀种，针对零件表面处理前后的常见问题以及产生原因进行了简单介绍和分析，并对部分表面处理问题提出了解决措施。
【关键词】表面处理;镀种;质量问题;解决措施
引言
表面处理是在固体表面，采用物理方法、化学方法、电化学方法或高真空方法等，对表面进行涂装、处理、改性，形成具有特殊功能的表面层。表面处理技术几乎涉及大部分工业产品。通过表面处理技术，可以提高产品零件的耐蚀耐磨性，增强导电焊接性等，此外，还可以起到装饰作用。
表面处理后零件的质量状态可依据相关检验标准来判定，而零件的质量状态受多方面影响，主要包括：零件镀前表面状态、表面处理过程、表面处理的后续步骤（主要包含周转、检验、存放等）。因此，表面处理的质量控制是一个系统的控制过程，在整个零件的生产过程中，任何一个细小的环节都不容忽视。
1.零件表面处理前存在的问题及其质量控制
1.1零件加工存在的问题
零件表面处理前的质量状态对表面处理的质量影响重大，如果零件表面处理前光度不够，就会影响膜层的外观。此外，在加工零件的过程中存在划伤、碰伤等现象，这些小缺陷往往在表面处理后变得更加明显;小型零件在精加工之后如果吹洗不干净，将会在内孔残留毛刺或者积削瘤，使零件镀后膜层粗糙甚至产生脱落物，影响后续安装和最终使用。解决措施：操作工人严格按照工艺规程进行，零件加工后观察其外观等，认真清理毛刺和孔内杂物;同时要求成检人员加强质量检查力度，仔细检验零件表面状态及尺寸等，为零件镀前状态把关。
1.2机加工过程操作不规范
冷加工工艺中明确规定精密零件精加工后有瓷质阳极化工序时，精加工过程不可采用乳化液冷却，因为在此过程如若采取了乳化液冷却，易在阳极化工序中造成腐蚀或者白斑。而在有些公司现有的生产条件下，乳化液的使用不可避免，因此给铝及铝合金零件阳极氧化处理带来了潜在的质量问题。解决措施：使用优质的乳化液减少腐蚀概率;及时清洗零件，去除表面残留的乳化液。
1.3零件周转不及时
在零件生产的整个周期，有时候会因办理手续或者工序问题产生零件周转不及时的现象，未及时周转的零件在无任何防护的情况下，直接置于自然环境中，易受潮或与空气中的氧气发生反应，导致零件镀前腐蚀，给后期表面处理带来质量隐患。解决措施：科研生产处相关人员应实时关注各产品的加工状态，当零件因特殊原因不能及时进入下一工序时，应对产品采取保护措施（涂抹防锈油或者放入防潮柜），切勿将其置之不理。
1.4原材料的组织结构及成分
当零件的组织不均匀时会造成表面处理零件表面存在不同的色彩或者条纹，该情況下可以通过零件的返工来改善外观状态。
2.部分镀种易出现的质量问题及其控制措施
常见的表面处理方式有镀银、镀镍、硫酸阳极化等。下面将针对产生问题最多的几类镀种进行讨论。
2.1镀银
银镀层是良好的功能性镀覆层，其主要目的是提高导电性、增强抗氧化性、改善焊接性等。常见问题有银层发黄、镀层脱落、焊接性不佳以及起泡等。（1）镀银零件外观问题。按照银镀层技术条件的相关标准，经钝化后的银层或者硬银层应为稍带米黄色的银白色，经抛光后的零件表面为镜面般的光泽，因此发现镀银件有米黄色时，不必一味要求返修，正常范围内的颜色差异是可以正常安装使用的。相反，不适当的返修工作只会破坏零件的表面状态，并延迟产品的生产进度。（2）小零件内孔的镀层质量问题。小零件镀银件内孔的质量问题一直都是技术人员的关注重点，其内孔易出现毛刺、颗粒物等问题，主要原因是机加工时产生的杂质被挤入孔内未及时清除，表面处理时的前处理阶段未能将其完全清理干净，从而导致镀覆后零件孔内有鼓包、小颗粒现象等;镀层脱落、气带则多数是由于表面处理阶段清洗不干净、表面处理时装挂不当、电流参数不合适等引起的。（3）解决措施。①机加加工后注意零件的清洗干燥，改进加工方法，避免零件因方法不当产生的积削瘤和挤削等情况，保证孔内表面粗糙程度符合表面处理要求。②对于不易清理的的微小孔内杂质，可适当延长表面处理的前处理阶段以去除。③镀银零件禁止直接用手触摸，且要贮存于干燥容器内，切勿直接暴露于潮湿的大气环境中。
2.2硫酸阳极化
铝及铝合金零件硫酸阳极化膜层的颜色随着铝合金成分以及热处理状态而变化，一般材料的硫酸阳极化膜层为半光泽或者无光泽的本色，纯铝为无色透明膜层，含硅铝合金呈深灰色。（1）硫酸阳极化的外观问题。采用硫酸阳极化处理的零件，经常产生的问题有白斑、黑点，严重影响外观质量，造成这些现象的原因包括加工过程中乳化液清洗不干净、零件存放条件不达标、表面处理阶段的前处理不彻底、装夹不当以及槽液杂质离子等。（2）零件抗蚀性问题。造成抗蚀能力不够的原因有很多，零件的抗蚀性大小和膜层厚度在一定范围内呈正比例关系，当生成的氧化膜薄时，零件的抗蚀性能就会减弱，但是膜层过厚，又会引起“起灰”。硫酸含量和操作条件不符合工艺规范时、零件装夹不当、氧化液中铜离子含量过量等均会生成较薄的膜层，降低零件抗蚀性。此外，阳极化过程中的封闭用水质量对膜层的抗蚀性也影响重大。（3）解决措施。①务必要加强清洗环节，并及时吹干。②严格控制溶液浓度、电流密度、时间等因素，同时提供零件样件做抗蚀性试验。 ③定期清理氧化槽，以减少槽液杂质离子的影响，并保证封闭用水纯度。④零件表面处理后应置于干燥通风的库房内，切勿使其接触潮湿的空气。
2.3化学镀镍
化学镀镍外观为半光亮银白色或者微黄色镍磷合金，化学镀镍层的结晶细致，孔隙率低，硬度大，镀层均匀，可焊性好，化学稳定性高且具有良好的深镀能力。（1）化学镀镍外观问题。常出现的问题有花斑、指纹印、锈蚀点、划伤等。在加工过程中产生的花斑、晶格斑无法避免，因此表面处理后不必作为缺陷处理，而划伤则需要加工、周转、检查、表面处理等多个阶段共同控制，才可得以消除。（2）零件镍层结合力问题。首先，零件表面的粗糙度和镀层内应力是影响镀层结合力的重要因素，通常情况下，零件表面越粗糙，则镀层结合力越差，但是粗糙度值过低也会造成结合力不好的现象，因此对于表面特别光滑的零件，其表面应经过细砂处理后再进行镀覆。镀层应力一般是由于镀层与基体的膨胀系数不同产生的，张应力会导致镀层开裂、起皮，甚至脱落。此外，公司的零件在镀镍前通常会涂油防锈，如果表面处理人员未将油污清洗干净，也会出现镀层脱落问题。（3）解决措施。①零件在加工和周转过程中要注意加强防范，最好采用专用的周转盒或者周转箱。②各工序加强零件清洗和防锈。③由同一人员对零件的镀前、镀后进行检验，以保证检验标准的一致性。④尽量避免零件镀镍后的机加加工工序，因为加工过程造成的应力可能会引起膜层脱落等问题。
3.零件表面处理后的质量控制
加强零件入厂前的质量检验十分重要;零件入厂后的重中之重便是零件的贮存，阴雨潮湿的环境下，易发生零件生锈腐蚀等现象，因此应实时监测库房的环境条件，保持库房干燥，避免大气中混入硫、氮、氯等介质 。
4.总结
表面处理本身是一个特殊过程，其质量本身更强调的过程控制，需要对零件材料、表面处理前零件表面状态、机械加工过程、表面处理阶段以及后期贮存等各方面进行严格控制，才能尽量避免膜层的质量问题。
参考文献
[1] 表面工程手册. 李国英.北京： 机械工业出版社， 1997.
[2] 表面处理工艺手册. 表面处理工艺手册编审委员会.上海： 上海科学技术出版社， 1991.
【关键词】表面处理;镀种;质量问题;解决措施
引言
表面处理是在固体表面，采用物理方法、化学方法、电化学方法或高真空方法等，对表面进行涂装、处理、改性，形成具有特殊功能的表面层。表面处理技术几乎涉及大部分工业产品。通过表面处理技术，可以提高产品零件的耐蚀耐磨性，增强导电焊接性等，此外，还可以起到装饰作用。
表面处理后零件的质量状态可依据相关检验标准来判定，而零件的质量状态受多方面影响，主要包括：零件镀前表面状态、表面处理过程、表面处理的后续步骤（主要包含周转、检验、存放等）。因此，表面处理的质量控制是一个系统的控制过程，在整个零件的生产过程中，任何一个细小的环节都不容忽视。
1.零件表面处理前存在的问题及其质量控制
1.1零件加工存在的问题
零件表面处理前的质量状态对表面处理的质量影响重大，如果零件表面处理前光度不够，就会影响膜层的外观。此外，在加工零件的过程中存在划伤、碰伤等现象，这些小缺陷往往在表面处理后变得更加明显;小型零件在精加工之后如果吹洗不干净，将会在内孔残留毛刺或者积削瘤，使零件镀后膜层粗糙甚至产生脱落物，影响后续安装和最终使用。解决措施：操作工人严格按照工艺规程进行，零件加工后观察其外观等，认真清理毛刺和孔内杂物;同时要求成检人员加强质量检查力度，仔细检验零件表面状态及尺寸等，为零件镀前状态把关。
1.2机加工过程操作不规范
冷加工工艺中明确规定精密零件精加工后有瓷质阳极化工序时，精加工过程不可采用乳化液冷却，因为在此过程如若采取了乳化液冷却，易在阳极化工序中造成腐蚀或者白斑。而在有些公司现有的生产条件下，乳化液的使用不可避免，因此给铝及铝合金零件阳极氧化处理带来了潜在的质量问题。解决措施：使用优质的乳化液减少腐蚀概率;及时清洗零件，去除表面残留的乳化液。
1.3零件周转不及时
在零件生产的整个周期，有时候会因办理手续或者工序问题产生零件周转不及时的现象，未及时周转的零件在无任何防护的情况下，直接置于自然环境中，易受潮或与空气中的氧气发生反应，导致零件镀前腐蚀，给后期表面处理带来质量隐患。解决措施：科研生产处相关人员应实时关注各产品的加工状态，当零件因特殊原因不能及时进入下一工序时，应对产品采取保护措施（涂抹防锈油或者放入防潮柜），切勿将其置之不理。
1.4原材料的组织结构及成分
当零件的组织不均匀时会造成表面处理零件表面存在不同的色彩或者条纹，该情況下可以通过零件的返工来改善外观状态。
2.部分镀种易出现的质量问题及其控制措施
常见的表面处理方式有镀银、镀镍、硫酸阳极化等。下面将针对产生问题最多的几类镀种进行讨论。
2.1镀银
银镀层是良好的功能性镀覆层，其主要目的是提高导电性、增强抗氧化性、改善焊接性等。常见问题有银层发黄、镀层脱落、焊接性不佳以及起泡等。（1）镀银零件外观问题。按照银镀层技术条件的相关标准，经钝化后的银层或者硬银层应为稍带米黄色的银白色，经抛光后的零件表面为镜面般的光泽，因此发现镀银件有米黄色时，不必一味要求返修，正常范围内的颜色差异是可以正常安装使用的。相反，不适当的返修工作只会破坏零件的表面状态，并延迟产品的生产进度。（2）小零件内孔的镀层质量问题。小零件镀银件内孔的质量问题一直都是技术人员的关注重点，其内孔易出现毛刺、颗粒物等问题，主要原因是机加工时产生的杂质被挤入孔内未及时清除，表面处理时的前处理阶段未能将其完全清理干净，从而导致镀覆后零件孔内有鼓包、小颗粒现象等;镀层脱落、气带则多数是由于表面处理阶段清洗不干净、表面处理时装挂不当、电流参数不合适等引起的。（3）解决措施。①机加加工后注意零件的清洗干燥，改进加工方法，避免零件因方法不当产生的积削瘤和挤削等情况，保证孔内表面粗糙程度符合表面处理要求。②对于不易清理的的微小孔内杂质，可适当延长表面处理的前处理阶段以去除。③镀银零件禁止直接用手触摸，且要贮存于干燥容器内，切勿直接暴露于潮湿的大气环境中。
2.2硫酸阳极化
铝及铝合金零件硫酸阳极化膜层的颜色随着铝合金成分以及热处理状态而变化，一般材料的硫酸阳极化膜层为半光泽或者无光泽的本色，纯铝为无色透明膜层，含硅铝合金呈深灰色。（1）硫酸阳极化的外观问题。采用硫酸阳极化处理的零件，经常产生的问题有白斑、黑点，严重影响外观质量，造成这些现象的原因包括加工过程中乳化液清洗不干净、零件存放条件不达标、表面处理阶段的前处理不彻底、装夹不当以及槽液杂质离子等。（2）零件抗蚀性问题。造成抗蚀能力不够的原因有很多，零件的抗蚀性大小和膜层厚度在一定范围内呈正比例关系，当生成的氧化膜薄时，零件的抗蚀性能就会减弱，但是膜层过厚，又会引起“起灰”。硫酸含量和操作条件不符合工艺规范时、零件装夹不当、氧化液中铜离子含量过量等均会生成较薄的膜层，降低零件抗蚀性。此外，阳极化过程中的封闭用水质量对膜层的抗蚀性也影响重大。（3）解决措施。①务必要加强清洗环节，并及时吹干。②严格控制溶液浓度、电流密度、时间等因素，同时提供零件样件做抗蚀性试验。 ③定期清理氧化槽，以减少槽液杂质离子的影响，并保证封闭用水纯度。④零件表面处理后应置于干燥通风的库房内，切勿使其接触潮湿的空气。
2.3化学镀镍
化学镀镍外观为半光亮银白色或者微黄色镍磷合金，化学镀镍层的结晶细致，孔隙率低，硬度大，镀层均匀，可焊性好，化学稳定性高且具有良好的深镀能力。（1）化学镀镍外观问题。常出现的问题有花斑、指纹印、锈蚀点、划伤等。在加工过程中产生的花斑、晶格斑无法避免，因此表面处理后不必作为缺陷处理，而划伤则需要加工、周转、检查、表面处理等多个阶段共同控制，才可得以消除。（2）零件镍层结合力问题。首先，零件表面的粗糙度和镀层内应力是影响镀层结合力的重要因素，通常情况下，零件表面越粗糙，则镀层结合力越差，但是粗糙度值过低也会造成结合力不好的现象，因此对于表面特别光滑的零件，其表面应经过细砂处理后再进行镀覆。镀层应力一般是由于镀层与基体的膨胀系数不同产生的，张应力会导致镀层开裂、起皮，甚至脱落。此外，公司的零件在镀镍前通常会涂油防锈，如果表面处理人员未将油污清洗干净，也会出现镀层脱落问题。（3）解决措施。①零件在加工和周转过程中要注意加强防范，最好采用专用的周转盒或者周转箱。②各工序加强零件清洗和防锈。③由同一人员对零件的镀前、镀后进行检验，以保证检验标准的一致性。④尽量避免零件镀镍后的机加加工工序，因为加工过程造成的应力可能会引起膜层脱落等问题。
3.零件表面处理后的质量控制
加强零件入厂前的质量检验十分重要;零件入厂后的重中之重便是零件的贮存，阴雨潮湿的环境下，易发生零件生锈腐蚀等现象，因此应实时监测库房的环境条件，保持库房干燥，避免大气中混入硫、氮、氯等介质 。
4.总结
表面处理本身是一个特殊过程，其质量本身更强调的过程控制，需要对零件材料、表面处理前零件表面状态、机械加工过程、表面处理阶段以及后期贮存等各方面进行严格控制，才能尽量避免膜层的质量问题。
参考文献
[1] 表面工程手册. 李国英.北京： 机械工业出版社， 1997.
[2] 表面处理工艺手册. 表面处理工艺手册编审委员会.上海： 上海科学技术出版社， 1991.