淺談零件表面處理質(zhì)量的控制

馮雪 任宏喜

【摘? 要】本文圍繞零件表面處理常見鍍種，針對零件表面處理前后的常見問題以及產(chǎn)生原因進(jìn)行了簡單介紹和分析，并對部分表面處理問題提出了解決措施。

【關(guān)鍵詞】表面處理;鍍種;質(zhì)量問題;解決措施

引言

表面處理是在固體表面，采用物理方法、化學(xué)方法、電化學(xué)方法或高真空方法等，對表面進(jìn)行涂裝、處理、改性，形成具有特殊功能的表面層。表面處理技術(shù)幾乎涉及大部分工業(yè)產(chǎn)品。通過表面處理技術(shù)，可以提高產(chǎn)品零件的耐蝕耐磨性，增強(qiáng)導(dǎo)電焊接性等，此外，還可以起到裝飾作用。

表面處理后零件的質(zhì)量狀態(tài)可依據(jù)相關(guān)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來判定，而零件的質(zhì)量狀態(tài)受多方面影響，主要包括：零件鍍前表面狀態(tài)、表面處理過程、表面處理的后續(xù)步驟（主要包含周轉(zhuǎn)、檢驗(yàn)、存放等）。因此，表面處理的質(zhì)量控制是一個系統(tǒng)的控制過程，在整個零件的生產(chǎn)過程中，任何一個細(xì)小的環(huán)節(jié)都不容忽視。

1.零件表面處理前存在的問題及其質(zhì)量控制

1.1零件加工存在的問題

零件表面處理前的質(zhì)量狀態(tài)對表面處理的質(zhì)量影響重大，如果零件表面處理前光度不夠，就會影響膜層的外觀。此外，在加工零件的過程中存在劃傷、碰傷等現(xiàn)象，這些小缺陷往往在表面處理后變得更加明顯;小型零件在精加工之后如果吹洗不干凈，將會在內(nèi)孔殘留毛刺或者積削瘤，使零件鍍后膜層粗糙甚至產(chǎn)生脫落物，影響后續(xù)安裝和最終使用。解決措施：操作工人嚴(yán)格按照工藝規(guī)程進(jìn)行，零件加工后觀察其外觀等，認(rèn)真清理毛刺和孔內(nèi)雜物;同時要求成檢人員加強(qiáng)質(zhì)量檢查力度，仔細(xì)檢驗(yàn)零件表面狀態(tài)及尺寸等，為零件鍍前狀態(tài)把關(guān)。

1.2機(jī)加工過程操作不規(guī)范

冷加工工藝中明確規(guī)定精密零件精加工后有瓷質(zhì)陽極化工序時，精加工過程不可采用乳化液冷卻，因?yàn)樵诖诉^程如若采取了乳化液冷卻，易在陽極化工序中造成腐蝕或者白斑。而在有些公司現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，乳化液的使用不可避免，因此給鋁及鋁合金零件陽極氧化處理帶來了潛在的質(zhì)量問題。解決措施：使用優(yōu)質(zhì)的乳化液減少腐蝕概率;及時清洗零件，去除表面殘留的乳化液。

1.3零件周轉(zhuǎn)不及時

在零件生產(chǎn)的整個周期，有時候會因辦理手續(xù)或者工序問題產(chǎn)生零件周轉(zhuǎn)不及時的現(xiàn)象，未及時周轉(zhuǎn)的零件在無任何防護(hù)的情況下，直接置于自然環(huán)境中，易受潮或與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致零件鍍前腐蝕，給后期表面處理帶來質(zhì)量隱患。解決措施：科研生產(chǎn)處相關(guān)人員應(yīng)實(shí)時關(guān)注各產(chǎn)品的加工狀態(tài)，當(dāng)零件因特殊原因不能及時進(jìn)入下一工序時，應(yīng)對產(chǎn)品采取保護(hù)措施（涂抹防銹油或者放入防潮柜），切勿將其置之不理。

1.4原材料的組織結(jié)構(gòu)及成分

當(dāng)零件的組織不均勻時會造成表面處理零件表面存在不同的色彩或者條紋，該情況下可以通過零件的返工來改善外觀狀態(tài)。

2.部分鍍種易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及其控制措施

常見的表面處理方式有鍍銀、鍍鎳、硫酸陽極化等。下面將針對產(chǎn)生問題最多的幾類鍍種進(jìn)行討論。

2.1鍍銀

銀鍍層是良好的功能性鍍覆層，其主要目的是提高導(dǎo)電性、增強(qiáng)抗氧化性、改善焊接性等。常見問題有銀層發(fā)黃、鍍層脫落、焊接性不佳以及起泡等。（1）鍍銀零件外觀問題。按照銀鍍層技術(shù)條件的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)鈍化后的銀層或者硬銀層應(yīng)為稍帶米黃色的銀白色，經(jīng)拋光后的零件表面為鏡面般的光澤，因此發(fā)現(xiàn)鍍銀件有米黃色時，不必一味要求返修，正常范圍內(nèi)的顏色差異是可以正常安裝使用的。相反，不適當(dāng)?shù)姆敌薰ぷ髦粫茐牧慵谋砻鏍顟B(tài)，并延遲產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度。（2）小零件內(nèi)孔的鍍層質(zhì)量問題。小零件鍍銀件內(nèi)孔的質(zhì)量問題一直都是技術(shù)人員的關(guān)注重點(diǎn)，其內(nèi)孔易出現(xiàn)毛刺、顆粒物等問題，主要原因是機(jī)加工時產(chǎn)生的雜質(zhì)被擠入孔內(nèi)未及時清除，表面處理時的前處理階段未能將其完全清理干凈，從而導(dǎo)致鍍覆后零件孔內(nèi)有鼓包、小顆?，F(xiàn)象等;鍍層脫落、氣帶則多數(shù)是由于表面處理階段清洗不干凈、表面處理時裝掛不當(dāng)、電流參數(shù)不合適等引起的。（3）解決措施。①機(jī)加加工后注意零件的清洗干燥，改進(jìn)加工方法，避免零件因方法不當(dāng)產(chǎn)生的積削瘤和擠削等情況，保證孔內(nèi)表面粗糙程度符合表面處理要求。②對于不易清理的的微小孔內(nèi)雜質(zhì)，可適當(dāng)延長表面處理的前處理階段以去除。③鍍銀零件禁止直接用手觸摸，且要貯存于干燥容器內(nèi)，切勿直接暴露于潮濕的大氣環(huán)境中。

2.2硫酸陽極化

鋁及鋁合金零件硫酸陽極化膜層的顏色隨著鋁合金成分以及熱處理狀態(tài)而變化，一般材料的硫酸陽極化膜層為半光澤或者無光澤的本色，純鋁為無色透明膜層，含硅鋁合金呈深灰色。（1）硫酸陽極化的外觀問題。采用硫酸陽極化處理的零件，經(jīng)常產(chǎn)生的問題有白斑、黑點(diǎn)，嚴(yán)重影響外觀質(zhì)量，造成這些現(xiàn)象的原因包括加工過程中乳化液清洗不干凈、零件存放條件不達(dá)標(biāo)、表面處理階段的前處理不徹底、裝夾不當(dāng)以及槽液雜質(zhì)離子等。（2）零件抗蝕性問題。造成抗蝕能力不夠的原因有很多，零件的抗蝕性大小和膜層厚度在一定范圍內(nèi)呈正比例關(guān)系，當(dāng)生成的氧化膜薄時，零件的抗蝕性能就會減弱，但是膜層過厚，又會引起“起灰”。硫酸含量和操作條件不符合工藝規(guī)范時、零件裝夾不當(dāng)、氧化液中銅離子含量過量等均會生成較薄的膜層，降低零件抗蝕性。此外，陽極化過程中的封閉用水質(zhì)量對膜層的抗蝕性也影響重大。（3）解決措施。①務(wù)必要加強(qiáng)清洗環(huán)節(jié)，并及時吹干。②嚴(yán)格控制溶液濃度、電流密度、時間等因素，同時提供零件樣件做抗蝕性試驗(yàn)。 ③定期清理氧化槽，以減少槽液雜質(zhì)離子的影響，并保證封閉用水純度。④零件表面處理后應(yīng)置于干燥通風(fēng)的庫房內(nèi)，切勿使其接觸潮濕的空氣。

2.3化學(xué)鍍鎳

化學(xué)鍍鎳外觀為半光亮銀白色或者微黃色鎳磷合金，化學(xué)鍍鎳層的結(jié)晶細(xì)致，孔隙率低，硬度大，鍍層均勻，可焊性好，化學(xué)穩(wěn)定性高且具有良好的深鍍能力。（1）化學(xué)鍍鎳外觀問題。常出現(xiàn)的問題有花斑、指紋印、銹蝕點(diǎn)、劃傷等。在加工過程中產(chǎn)生的花斑、晶格斑無法避免，因此表面處理后不必作為缺陷處理，而劃傷則需要加工、周轉(zhuǎn)、檢查、表面處理等多個階段共同控制，才可得以消除。（2）零件鎳層結(jié)合力問題。首先，零件表面的粗糙度和鍍層內(nèi)應(yīng)力是影響鍍層結(jié)合力的重要因素，通常情況下，零件表面越粗糙，則鍍層結(jié)合力越差，但是粗糙度值過低也會造成結(jié)合力不好的現(xiàn)象，因此對于表面特別光滑的零件，其表面應(yīng)經(jīng)過細(xì)砂處理后再進(jìn)行鍍覆。鍍層應(yīng)力一般是由于鍍層與基體的膨脹系數(shù)不同產(chǎn)生的，張應(yīng)力會導(dǎo)致鍍層開裂、起皮，甚至脫落。此外，公司的零件在鍍鎳前通常會涂油防銹，如果表面處理人員未將油污清洗干凈，也會出現(xiàn)鍍層脫落問題。（3）解決措施。①零件在加工和周轉(zhuǎn)過程中要注意加強(qiáng)防范，最好采用專用的周轉(zhuǎn)盒或者周轉(zhuǎn)箱。②各工序加強(qiáng)零件清洗和防銹。③由同一人員對零件的鍍前、鍍后進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的一致性。④盡量避免零件鍍鎳后的機(jī)加加工工序，因?yàn)榧庸み^程造成的應(yīng)力可能會引起膜層脫落等問題。

3.零件表面處理后的質(zhì)量控制

加強(qiáng)零件入廠前的質(zhì)量檢驗(yàn)十分重要;零件入廠后的重中之重便是零件的貯存，陰雨潮濕的環(huán)境下，易發(fā)生零件生銹腐蝕等現(xiàn)象，因此應(yīng)實(shí)時監(jiān)測庫房的環(huán)境條件，保持庫房干燥，避免大氣中混入硫、氮、氯等介質(zhì) 。

4.總結(jié)

表面處理本身是一個特殊過程，其質(zhì)量本身更強(qiáng)調(diào)的過程控制，需要對零件材料、表面處理前零件表面狀態(tài)、機(jī)械加工過程、表面處理階段以及后期貯存等各方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，才能盡量避免膜層的質(zhì)量問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 表面工程手冊. 李國英.北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 1997.

[2] 表面處理工藝手冊. 表面處理工藝手冊編審委員會.上海： 上海科學(xué)技術(shù)出版社， 1991.