繼電器零件常見電鍍故障分析

方國富

（廈門金越電器有限公司，福建廈門 361021）

0 引言

電鍍工藝常被應(yīng)用到電子電器行業(yè)中，以提高產(chǎn)品性能。繼電器作為一種利用小電流控制大電流運(yùn)作的電控制器件，其金屬零部件也廣泛采用了電鍍工藝，如銜鐵、軛鐵、焊片、簧片、端子等。以下將對(duì)日常工作中遇到的一些常見故障進(jìn)行歸納總結(jié)。

1 分析電鍍故障的方法

電鍍工藝過程主要包括電鍍前工序、電鍍過程以及電鍍后工序。其中，電鍍過程可分為多層電鍍和單層電鍍等多個(gè)工序，若多層電鍍工序中發(fā)生電鍍故障，工程技術(shù)人員應(yīng)高度重視，認(rèn)真分析故障原因。根據(jù)一些診斷理論和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，利用科學(xué)的試驗(yàn)方法，逐項(xiàng)排除故障，查找故障產(chǎn)生的真正原因，制定合理解決故障的方法。一般可以采取以下試驗(yàn)和診斷方法。

1.1 跳躍試驗(yàn)

將電鍍過程中容易出現(xiàn)電鍍故障的工序跳躍過去。例如，在電鍍前處理，然后預(yù)鍍銅，再鍍鎳，最后鍍錫的電鍍流程過程中，容易在鍍錫環(huán)節(jié)發(fā)生發(fā)花的情況。這可能是在鍍鎳中產(chǎn)生的，也可能是在鍍錫液里產(chǎn)生的，還有可能是在前處理或者預(yù)鍍銅環(huán)節(jié)產(chǎn)生的。為此，可跳過鍍鎳環(huán)節(jié)，將電工流程工藝轉(zhuǎn)化成：前處理，然后預(yù)鍍銅，再鍍錫。若跳過鍍鎳環(huán)節(jié)之后，鍍錫層不再出現(xiàn)發(fā)花的情況，則說明在鍍鎳環(huán)節(jié)出現(xiàn)了故障。采取相同的方法，在前處理工序之前，可直接進(jìn)行鍍錫，跳躍鍍鎳環(huán)節(jié)和預(yù)鍍銅環(huán)節(jié)，對(duì)故障進(jìn)行診斷，確認(rèn)是否與鍍銅環(huán)節(jié)有關(guān)。采用跳躍試驗(yàn)的方法進(jìn)行診斷，能夠?qū)σ恍┕收掀鹪催M(jìn)行確定。

1.2 對(duì)比試驗(yàn)

指利用已確定無故障溶液和可能會(huì)產(chǎn)生故障溶液進(jìn)行比對(duì)的一種試驗(yàn)方法。例如，仍以上述鍍錫層發(fā)花故障為例，先進(jìn)行前處理工序，然后進(jìn)行預(yù)鍍銅工序，再進(jìn)行鍍鎳工序以后，改用己知沒有故障的鍍錫鍍液與原來的鍍錫鍍液進(jìn)行對(duì)比。若改用已知沒有故障的鍍液后，仍然出現(xiàn)鍍層發(fā)花情況，可以斷定在鍍錫之前的工序中出現(xiàn)了故障，然后可使用另外已知無故障鍍液開展對(duì)比試驗(yàn)。例如，通過良好前處理工序和原前處理流程工序進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)工序進(jìn)行逐個(gè)排除，查找出故障的真正原因。

1.3 赫爾槽試驗(yàn)

其具有操作簡(jiǎn)單、效果好、使用少量溶液等特點(diǎn)，同時(shí)可在試驗(yàn)過程中觀察鍍層變化情況。最后，還可以及時(shí)確定獲取外觀合格鍍層的pH 值、溫度以及近似電流密度值，是槽液維護(hù)和試驗(yàn)新工藝時(shí)經(jīng)常使用的一種試驗(yàn)方法。在處理異常和分析故障過程中，赫爾槽試驗(yàn)效果良好。例如，以鍍鎳液為例，說明鍍液情況與赫爾槽試片狀況之間的關(guān)系。設(shè)定250 mL 鍍鎳液的總電流為2 A，若測(cè)定金屬雜質(zhì)或有機(jī)雜質(zhì)，可使用較小電流，一般為0.25 A。進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，要求試片在DK（電流密度值）范圍內(nèi)（0.1～0.25），整片要光澤不能有昏暗。下面對(duì)部分異常進(jìn)行舉例，以供作為標(biāo)準(zhǔn)。

（1）如果整片試片都呈現(xiàn)光澤，而不是鏡面的光澤，則說明次級(jí)光亮劑的濃度過低。

（2）如果試片高DK 端出現(xiàn)灰色或無光的沉積，其他部分都是光澤，則說明初級(jí)光亮劑的濃度過低。

（3）如果試片低DK 端出現(xiàn)污痕或暗色條紋，則說明鍍液被有機(jī)雜質(zhì)或者金屬雜質(zhì)污染，或者光亮劑的濃度過高。

（4）如果試片出現(xiàn)針孔現(xiàn)象，則說明存在污染或者濕潤(rùn)劑過少。

（5）如果在高DK 端出現(xiàn)深灰色以至于黑色的燒焦，則說明硼酸過低或者溶液pH 值過高，或者金屬離子的濃度過低。

（6）若低DK 區(qū)鍍層呈灰黑色，則是銅雜質(zhì)的含量太高。

另外，通過赫爾槽試驗(yàn)方法，還能幫助確定鍍液中某成分最佳含量，選擇電鍍工藝條件，確定鍍液中雜質(zhì)含量和添加劑。還有助于對(duì)故障原因進(jìn)行分析，對(duì)電鍍故障進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)鍍液的覆蓋能力、分散能力以及整平能力進(jìn)行測(cè)定等。

1.4 材料化學(xué)分析

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電鍍技術(shù)被應(yīng)用到更多高新技術(shù)領(lǐng)域，這些行業(yè)對(duì)于電鍍質(zhì)量的要求較傳統(tǒng)電鍍有明顯提高。與此同時(shí)，越來越多先進(jìn)的分析手段也被應(yīng)用到電鍍故障的分析中，如金相分析、ICP、SEM、FT-IR、XRF、EDS 等。熟悉這些分析檢測(cè)方法的應(yīng)用場(chǎng)景，可避免漫無目的的重復(fù)試驗(yàn)，對(duì)于解決電鍍故障可起到事半功倍的效果。

2 常見故障及可能原因

在電鍍生產(chǎn)中，95%的異常是人為因素引起，具體有管理不善、制度不健全、督導(dǎo)不力、工藝不合理、員工素質(zhì)低、操作不當(dāng)、品質(zhì)過剩等因素。不外乎工藝規(guī)范、工藝參數(shù)、添加劑、鍍液雜質(zhì)（固體顆粒、異金屬、有機(jī)雜質(zhì)等）、陽極狀況、前處理、鍍層厚度、基材、水質(zhì)、員工操作、后處理、設(shè)備異常等可能原因。

2.1 鍍層超差

鍍層厚度是電鍍最基本的質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)零件尺寸（可裝配性）、防護(hù)性、電氣性能均有影響。影響鍍層厚度的主要參數(shù)有電鍍時(shí)間、電流密度、鍍液情況等。通常對(duì)于某一零件，其電鍍時(shí)間及電流密度均是經(jīng)過批量驗(yàn)證過的，因此參數(shù)設(shè)置一般不是造成鍍層超差的主要原因。

（1）鍍液異常。如鍍鎳液pH 偏低或鎳離子濃度偏低，造成陰極不斷析氫、鎳未沉積到零件上去，最后導(dǎo)致在相同的電鍍時(shí)間和電流條件下，鍍層偏低。

（2）導(dǎo)電不良。如導(dǎo)電頭扭斷、V 座接觸不良、陰極電線老化等。這些最終都導(dǎo)致實(shí)際電鍍時(shí)間和電流與設(shè)定參數(shù)不符，從而影響鍍層厚度。

（3）程序異常。由于目前大多數(shù)電鍍生產(chǎn)線采用PLC 程序控制，因此程序異常造成參數(shù)或設(shè)備動(dòng)作異常，也會(huì)導(dǎo)致鍍層超出。

2.2 結(jié)合力不良

結(jié)合力不良指鍍層與基體材料或鍍層與鍍層之間相互結(jié)合的程度不足，通常采用折彎法觀察是否有鍍層脫落來驗(yàn)證。結(jié)合力不良造成的鍍層脫落，可能造成電路發(fā)生短路或影響零件動(dòng)作，導(dǎo)致產(chǎn)品失效。常見的導(dǎo)致結(jié)合力不良的原因有以下2 種。

（1）前處理不徹底。前處理包含除油工序和酸洗工序。除油不徹底，零件表面殘留油污，鍍液無法浸潤(rùn)基材，這些區(qū)域的鍍層不是與基材緊密結(jié)合，而是浮在基材之上，造成結(jié)合力不良。

（2）表面鈍化。鈍化是一種微觀的氧化過程，會(huì)造成零件表面活性下降。若經(jīng)過前處理的零件長(zhǎng)時(shí)間未電鍍，或底層電鍍過的零件未及時(shí)進(jìn)入下一工序，一旦零件表面發(fā)生鈍化，后續(xù)的電鍍就會(huì)存在結(jié)合力不良的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 低區(qū)針孔發(fā)黃

針孔發(fā)黃主要產(chǎn)生在鐵基材鍍鎳的零件。鐵上鍍鎳屬于陰極性鍍層，鍍層對(duì)基材只有機(jī)械防護(hù)作用，而鎳鍍層孔隙率較高，只有在25 μm 以上才能達(dá)到無孔。繼電器零部件鍍層厚度一般只有3～7 μm，電流低區(qū)甚至更低，鍍層孔隙率大，基材氧化生銹從孔隙冒出，形成針孔黃點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，以下因素會(huì)導(dǎo)致針孔發(fā)黃。

（1）前處理不良。鐵件經(jīng)沖壓、光飾、熱處理等工序后，表面會(huì)存在一些難以發(fā)現(xiàn)的燒結(jié)物。這些異物特別頑固，若前處理未能有效去除此類物質(zhì)，電鍍后該區(qū)域的鍍層便不完整，使得基材中的鐵與空氣接觸而氧化。

（2）光亮劑失調(diào)。光亮劑失調(diào)主要通過影響鍍液的走位，導(dǎo)致低電流區(qū)的鍍層更薄而導(dǎo)致氧化。

（3）電流密度過大。鍍層的致密度與電流密度大小有一定關(guān)系，通常情況下，電流密度越小獲得的鍍層致密度越好，防護(hù)性能越好。

（4）鐵雜質(zhì)含量高。鐵雜質(zhì)在鍍液中容易形成氫氧化物膠體，破壞鍍層致密性和連續(xù)性，并且可能夾雜在鍍層中，使鍍層空隙增加，導(dǎo)致針孔發(fā)黃。

3 結(jié)語

一個(gè)故障現(xiàn)象，可能有多種原因，要準(zhǔn)確及時(shí)排除故障，工程技術(shù)人員不僅要從理論上分析故障產(chǎn)生的可能原因，還要有切實(shí)有效、科學(xué)合理的方法逐一排查可能出現(xiàn)故障的原因。查找到真正出現(xiàn)故障的原因，然后再通過試驗(yàn)驗(yàn)證，確定處理故障的方案。工程技術(shù)人員處理故障時(shí)必須深入現(xiàn)場(chǎng)，仔細(xì)觀察，深入分析電鍍故障的現(xiàn)象，從鍍液的工藝規(guī)范、工藝參數(shù)、設(shè)備狀況、工藝狀況和員工的操作著手，逐一試驗(yàn)，對(duì)可能出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行排除。最后，利用試驗(yàn)的方法確認(rèn)故障處理方案，并制定永久性對(duì)策。