粉末冶金壳体电镀乳白铬

朱艳梅， 张 庆

（1.上海工具厂有限公司，上海200093；2.液化空气（中国）投资有限公司，上海200233）

0 前言

我公司生产的粉末冶金壳体，表面光滑耀眼，视觉能感微小孔洞，手感不是很好。投放市场后，客户提出壳体光泽要柔和，期望视觉和手感能上一个档次。为此，本着工艺简单、成本低廉的原则，在粉末冶金壳体上电镀乳白铬。但由于粉末冶金壳体孔隙多，电镀时槽液容易渗透到微孔中，很难清洗干净，使基体和镀层受到腐蚀；且镀后残存于孔隙中的液体重新渗出，呈现流痕、斑点并逐渐扩大，严重影响外观质量。此外，在试镀中还存在壳体大面中间镀不上铬，边缘发亮，尖端棱角毛刺严重以及印痕、水迹等现象。鉴于此，通过大量试验，优选合适的电镀工艺参数，作辅助阴极，采用镀前汽油浸泡，镀后碱煮、水煮、擦脱水防锈油的办法解决了这一难题，达到了使用要求。

1 试验

第一组：试验工件50件，挂钩用直径为1.5 mm的钢丝，形状如图1（a）所示。

第二组：试验工件60件，挂钩用4mm×1mm的铜条，形状如图1（b）所示。

第三组：试验工件50件，挂具同第二组，外作辅助阴极，形状如图1（c）所示。

图1 挂具形状

1.1 镀前处理

第一组：NaOH 30～40g／L，Na2CO330～40 g／L，Na3PO4·12H2O 40～50g／L，5～10A／dm2，70～90℃，阴极7.5min，阳极2.5min。

第二组：化学除油（溶液成分同第一组），煮沸5～10min。

第三组：180＃汽油浸泡5～8min。

1.2 电镀

第一组：CrO3200～250g／L，H2SO42.0～2.5 g／L，Cr（III）3～7g／L，25A／dm2，（70±2）℃，50min。

第二组：CrO3200～250g／L，H2SO42.0～2.5 g／L，Cr（III）3～7g／L，30A／dm2，（65±2）℃，40min。

第三组：CrO3200～250g／L，H2SO42.0～2.5 g／L，Cr（III）3～7g／L，40A／dm2，（58±2）℃，30min。

1.3 镀后处理

镀后处理包括镀后残液清洗、烘干、烘干后的表面处理三部分。

第一组：水煮，100℃＋1h烘干，用无水乙醇擦拭表面水迹。

第二组：碱煮＋水煮，100℃＋1h烘干，用Fe2O3粉擦拭表面水迹。

第三组：碱煮＋水煮，100℃＋1h烘干，用防锈油擦拭表面水迹。

1.4 试验结果

试验结果，如表1所示。三组试验中，第二组针对第一组出现的问题，对挂具、镀前处理、镀后处理及工艺条件进行了改进；第三组则针对第二组出现的问题，对挂具、镀前处理、镀后处理及工艺条件作了更进一步的改进。利用第三组工艺条件对前两组废件除铬后重镀，合格率达到80%以上。

表1 试验结果

2 分析与讨论

2.1 大面中间或局部无镀层

经分析，造成这种现象的原因归纳起来有：镀前处理不良；电流密度低、温度高；接触不良。

（1）镀前处理不良

在第一组试验中采用电解除油，但发现除油不彻底。因粉末冶金件孔隙多、结构复杂且存在盲孔，电解除油很难将渗入孔隙中的油污清除干净。在第二组试验中采用化学除油，先用碱液煮沸5～10 min，再用水煮沸5～10min。化学除油能将渗入孔隙中的碱液清除干净，进一步强化除油效果，但时间长且成本高。经多次试验总结出第三组除油方法，即：180＃汽油浸泡5～8min。采用该方法能将壳体清洁干净，除油效果好。

（2）电流密度低、温度高

电流密度和温度直接影响镀铬液的电流效率。随着电解液温度的升高，电流效率下降；在一定温度下，电流密度越高，电流效率也越高。同时电流密度和温度必须严格控制，改变其中一个因素时另一个因素也要作相应变化。在第一组试验中，由于电流密度低、温度高，造成电流效率低，使壳体大面中间镀不上铬。为此，在第二组试验中适当地提高了电流密度，降低了镀液温度，所以在第二组试验中未出现大面中间无镀层的现象，且时间由50min降至40min。但镀层仍发灰，沉积速率慢，说明电流密度与温度还配合不当，所以在第三组试验中仍对它们作适当改变。

（3）接触不良

在第一组试验中挂具和壳体采用弹性接触，两根直径为1.5mm的钢丝卡在壳体侧面的缺口上，挂具与壳体只有两点接触且装夹不牢固，使电流不能顺利通过壳体，造成大面中间镀不上铬。为此，在第二组试验中对挂具作了改进：挂钩由钢丝改为4mm×1mm的铜条，形状改为铜条与壳体侧面及内腔多点接触。这样壳体装夹牢固，接触良好。采取以上措施后，第一组试验中大面中间镀不上铬的现象得以解决。

2.2 花斑

花斑是镀铬过程中遇到的最大困难。经分析，花斑是镀液中的强酸渗入孔隙未清洗干净引起的。在第一组试验中，镀后反复在沸水中清洗，又在热水中浸泡长达24h或更长时间，并多次换水，仍无法将渗入孔隙的镀液清洗干净。根据上述分析，花斑是渗入孔隙中的强酸渗出而产生的，镀后必须用碱液中和才能从根本上解决问题。为此，在第二组试验中采用碱煮＋水煮的办法，即：先用质量分数为2%的NaOH煮沸10～15min，再用水煮沸5～10 min，至少换水3～5次，直到水洗液的pH值不大于7.5。经上述处理后，在50倍双筒显微镜下观察发现：镀层清洁干净，无斑点产生，合格壳体放置一年半后仍无斑点出现。

2.3 边缘发亮、尖端毛刺严重

由于壳体形状复杂，燕尾槽、侧面、斜面、棱角均给镀铬带来一定困难，且镀铬液的分散能力差、电流密度大，在前两组试验中挂具未作辅助阴极，壳体边缘、尖端的电流密度大，造成边缘发亮、尖端毛刺严重。为此，在第三组试验中对挂具作辅助阴极，使壳体上电流密度分布均匀，避免了尖端毛刺问题且镀层均匀，表面质量良好。

2.4 镀层发灰、沉积速率慢

在第二组试验中出现镀层发灰、沉积速率慢的现象，说明此时电流密度低、温度高。考虑到粉末冶金壳体孔隙多，比一般材料的分散能力更差，根据温度、电流密度对电流效率、沉积速率的影响，经过反复摸索和比较，得出采用第三组试验中的工艺条件比较合适。所得镀层呈乳白色、均匀、质量好，每槽壳体电镀时间由40min降至30min，提高了生产效率，且合格率达到80%以上。

2.5 印痕、水迹

印痕、水迹是孔隙中的水溶液在烘箱中干燥时由于蒸发扩散而牢固地附着在镀层表面而产生的水印。在第一组试验中用酒精无法将水印消除。在第二组试验中使用Fe2O3粉可以去除水印，但由于水印附着牢固，劳动强度很大，最后仍需用酒精擦净残留的Fe2O3粉，生产率低且处理后镀层发暗、无新鲜感。经过一段时间的摸索和多次试验，在第三组试验中使用F20-1脱水防锈油，只需少许即可将水印清除干净，并防止装配时手汗渗入孔隙影响镀层质量。经F20-1脱水防锈油处理后壳体表面光滑、湿润、明亮。

3 结论

（1）经过大量试验，粉末冶金壳体电镀问题已解决，镀铬壳体放置两年半后仍无斑点现象，此镀铬工艺简单、成本低。

（2）电镀挂具必须接触牢固，导电良好。形状复杂件必须采用辅助阴极。

（3）粉末冶金壳体电镀乳白铬的工艺条件为：40A／dm2，（58±2）℃，30min。

（4）镀前处理采用180＃汽油浸泡。镀后处理工艺流程为：碱 煮水煮烘干涂F20-1脱水防锈油。