关于电镀前处理的25个要点-易镀表面处理

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想让电镀后的金属件又亮又结实？那镀前处理可不能省！金属件表面的油污、锈迹、毛刺都会毁了镀层。这部分学问特别多，从除油、磨光到防氢脆，每步都有讲究，咱们一步步把这些电镀前处理关键问题说清楚。

1电镀前为什么要对金属制品进行表面处理?

答：各种金属制品在加工的各个环节中，往往沾上加工过程中的油污，如切削液、润滑油、淬火液、抛光膏、标记油漆等;在存放过程中会产生锈蚀和氧化皮;在加工过程中会形成氧化膜或毛刺等。如果不对这些表面污物加以处理就进行电镀，就得不到结合力良好和表面光亮平整的镀层。有些经抛光的表面看似很干净，其实表面有抛光膏等油脂膜，如果不加以清除，镀层结合力就没有保障，镀层就会起泡。

因此，金属制品电镀前一定要进行镀前处理。如果镀前处理没有做好，电镀的质量就根本没有办法保证。电镀行业内有“三分电镀、七分前处理”的说法。因此，对镀前处理的工艺要有足够的重视，包括对工艺的选择和材料的选用。

2 镀前处理有哪些种类?

答：镀前处理主要分为除油和除氧化物两大类。其方法包括机械方法和化学(电化学或物理化学)方法两大类。机械处理包括磨光、滚光、抛光、刷光、喷砂等;化学和电化学方法包括化学除油、电解除油、超声波除油、化学抛光、电抛光、光亮浸蚀等。非金属材料如果要进行电镀，也需要进行镀前处理，但是流程比金属材料的镀前处理流程要复杂一些，除了表面除油，重点是表面的金属化处理。关于非金属材料的表面处理，将在非金属电镀一章中介绍。

3 常用的研磨、抛光磨料有哪些?它们的用途是什么?

答：常用的研磨材料有：

(1)人造金刚砂即碳化硅，硬度接近金刚石，颗粒具有非常锐利的棱角，主要用于粗磨加工，由于韧性低于刚玉，较脆，因此多用在青铜、黄铜、铸铁、硬铝、铝合金、锌和锡等抗拉强度较低的材料上。

(2)刚玉在实际生产中也多用人工刚玉，由于韧性好、脆性小，是一种较好的粗磨材料，适合于磨光韧性较好和较大抗断强度的金属，如淬火钢、可锻铸铁、锰青铜等。

(3)金刚砂又称为杂刚玉，可用于所有金属的磨光，尤其是韧性金属。金刚砂是磨料中应用最广的一种。其型号是按粒径来分的，型号越大，砂粒越细，常用的有80°、100°、120°、140°、160*、180°直至300°、320°等。

常用的抛光材料有：

(1)氧化铬是一种很硬的深绿色粉末，主要用作抛光硬度很高的铬镀层等，制成的抛光膏称为绿膏。

(2)氧化铝常用于铜及铜合金、镍、硬铝的抛光，制成的抛光膏称为白膏。

(3)氧化铁主要用于钢铁件的抛光，制成的抛光膏称为红膏。

以上三种抛光材料通常都是将硬脂酸、油酸、石蜡等混合均匀后制成膏状，所以也称为抛光膏。

4 怎样根据工件性质选择磨光工艺?

答：对于需要磨光的工件，可以选用以下工艺：

(1)铸铁第一道粗磨，用80°～100°的粗金刚砂磨轮磨光;第二道细磨，采用140°~160°的金刚砂磨轮磨光;第三道走油砂，采用180°~200°的金刚砂磨光，是最后一道磨光。

(2)热轧、冲压和切削钢件第一道用120°～140°的金刚砂轮磨削，第二道用160°～180°的金刚砂轮磨光，第三道用200°~240°的金刚砂轮进行最后的磨光。

(3)冷轧的钢件只需要两道工序，第一道用160°~180°的金刚砂轮磨削，第二道用200°~240°的金刚砂轮磨光即可。

(4)铜及铜合金、铝及铝合金等第一道用120°~140°的金刚砂磨轮磨光，第二道用160°~180°的金刚砂磨光，第三道用布轮白膏抛光。

(5)钢、铜合金的铸件第一道用80°~100°的金刚砂磨轮磨光，第二道用120°~140°的金刚砂磨轮磨光，第三道用160*～180°的金刚砂磨轮磨光。

对于要求有镜面光泽的镀层，还要求在以上工序的基础上采用300#以上的磨轮精磨。

5 磨光与电镀有哪些关系?

答：磨光是装饰性电镀的重要镀前处理工序，尽管在光亮剂技术发展很快的今天，很多产品已经省掉了磨光工序，但是对于一些要求很高的高端装饰件，仍然需要对基体表面进行磨光处理。通过磨光，可以去掉金属加工过程中不必要的划痕或碰伤，更重要的是通过精磨可以调整金属制品表面的金属纹理，或者制作出不同效果的表面状态，这对提高电镀层的光亮度和装饰性都是很重要的。

6 什么是表面粗糙度?

答：简单地说，表面粗糙度是指加工表面上具有较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状的特性。由于使用了粗糙这个词，很容易引起的误解为表面在宏观上一定是很粗糙的。其实这是表面观测技术进步后对机械加工后表面状态的一种微观表述，与以往习惯用光洁度表示表面状态是同一种概念的不同表述而已。

图1是机加工后的工件表面放大若干倍后的截图，直观地表达了表面的概貌。

图1 工件表面的粗糙状态

采用表面粗糙度表示的好处是更直观地将加工过程中所用工具在表面留下的痕迹大小以一定的尺度来加以表述，更容易获得直观的认识，而光亮度则是以对光的反射功能来表述，虽然反射的能力也是受表面微观粗糙程度的影响，但已经是一种间接量的表述。所以现在通常都以表面粗糙度来表述表面的平整和光洁的程度，并且制定有统一的标准。

7 如何检测表面粗糙度?

答：表面质量的特性是零件最重要的特性之一。在计量科学中，表面质量的检测具有重要的地位。最早人们是用标准样件或样块，通过肉眼观察或用手触摸，对表面粗糙度做出定性的综合评定。1929年，德国的施马尔茨(G.Schmalz)首先对表面微观平面度的深度进行了定量测量。1936年，美国的艾卜特(E.J.Abbott)研制成功了第一台车间用的测量表面粗糙度的轮廓仪。1940年，英国Taylor-Hobson公司研制成功了表面粗糙度测量仪“泰吕塞夫(TALYSURF)”。以后，各国又相继研制出多种测量表面粗糙度的仪器。

目前，测量表面粗糙度常用的方法有比较法、光切法、干涉法、针描法和印模法等。测量迅速方便、精度较高、应用最为广泛的测量表面粗糙度的仪器就是采用针描法原理的表面粗糙度测量仪。针描法又称为触针法。其工作原理为：当触针直接在工件

被测表面上轻轻划过时，由于被测表面轮廓峰谷起伏，触针将在垂直于被测轮廓表面的方向产生上下移动，把这种移通过电子装置将信号加以放大，然后通过打印机或其他输出装置将有关粗糙度的数据或图形输出。

8 除油的基本原理是什么?

答：油脂根据组成和性能的不同分为两大类，即矿物油和动植物油。这两类油根据其与碱反应的能力不同而又分别称为皂化油(动植物油)和非皂化油(矿物油)。

动植物油的主要成分是脂肪类油，能通过与碱反应生成可溶于水的肥皂和甘油，因此可以在热的碱水中除去。其主要来源为抛光膏或在存放、手触摸时污染的油脂。

矿物油与碱不能生成肥皂等可溶性化学物质，但是可以被表面活性剂分散成极小的油粒而成为乳状液，因此可以利用乳化作用除去。这些油污是机加工过程中用到的切削油或工序间的防锈油。

制品表面往往不是单纯地只有一类油污，因此多数采用组合除油工艺进行综合除油或分步除油，目的是将表面的油污完全去除干净。

9 在电解除油时应注意些什么?

答：电解除油是在有一定皂化和乳化作用的电解液中，以被除油的制品为电极，通过电解过程中产生的大量氢气(阴极电解)和氧气(阳极电解)来强化除油过程。

由于电解除油主要是利用析出气体的作用，因此要在注意不同电极性能的除油效果的同时，防止发生副作用。首先，对于钢铁制品，尤其是弹性零件，在采用阴极除油时要防止出现氢脆现象，最好是采用阳极除油。阴极除油的另一个副作用是可能有电沉积发生，要求除油液非常干净，不能有可镀覆的金属离子混入其中，否则会影响电镀质量，特别是镀层结合力。

对于阳极除油，由于是氧化过程，对非铁金属(如铜合金)而言要防止因发生阳极溶解作用而损伤基体，同时，在一定电势下也可能发生基体的钝化，导致后面的电镀不良。

因此，比较合理的电解除油方式是先进行阴极除油，然后再进行短时间阳极除油。这种方法被称为联合电解除油。

10 在化学除油时应该注意些什么?

答：不同的基体材料要用到不同的化学除油工艺。对于钢铁材料，要用以氢氧化钠(工业中俗称为烧碱)为主的碱性除油液，其质量浓度不宜过高，一般在50g/L左右。考虑到综合除油作用，要加人碳酸钠和表面活性剂;考虑到对环境的影响，现在已经不大用磷酸盐。

对于非铁金属(如铜合金),则要少用或不用氢氧化钠。对于铝合金、锌合金制品，则更要少用或不用氢氧化钠，以防止因发生过腐蚀现象而损坏产品。

对于含有水玻璃(硅酸钠)的除油液，工件在进行除油后一定要在热水中清洗干净，防止未能洗干净的水玻璃与酸反应后生成不溶于水的硅胶而影响镀层结合力。

除油液的温度现在也已经趋于中、低温化，以节约能源和改善工作现场环境，但因为使用较多的表面活性剂，所以排放水对环境也会有一定污染，要加以注意。

11 怎样检测表面除油效果?

答：检测表面除油效果，实际上是对表面亲水化程度进行检测。除了科学实验和机理研究需要亲水角测量仪等仪器进行测量外，表面除油效果的检测基本上都采用经验的方法，因为在电镀现场配备亲水角测量仪是不现实的，而经验的方法简便易行，所以是常用的方法，具体有以下两种方法：

1)表面亲水观察，就是将经除油后的工件在清水中浸渍后取出，观察水在表面的停留状态。完全亲水的表面会有一层均匀的水膜，多余的水流下后，表面仍然是完全湿润的。如果局部除油不好，就会出现水花或油斑，即水膜会出现一些基本上是圆形的不湿润区域;如果大部分区域除油不好，工件表面基本上为不亲水，从清水中取出后表面的水会很快滴下而不湿润。

2)以白色干净的纸巾对除油后的表面进行揩擦，然后看纸巾表面是否留下油污痕迹。如果是除油干净的表面，则纸巾上只有水渍;如果是除油不干净的表面，则在纸巾上会有油污的痕迹。极薄的油膜是透明的，用肉眼无法看到，但用纸巾揩后，油污被收集到纸巾上而容易显现出来。

12 如何进行电解除油效果试验?

答：对电解除油的效果进行试验是对电解除油剂进行评价的一种方法。这种试验通常是一种系列化的对比方法，并且需要制成镀片对结合力进行定量评价，进而间接评价除油的效果，同时要以普通化学除油或某种已知的电解除油剂做平行的对比。

将同一种油污状态的试片在不同除油工艺中进行除油，其中包括被测试的电解除油工艺。可以同时准备多种工艺方案，比如阴极除油、阳极除油、阴阳极联合除油等，然后对除油后的试片进行同样工艺条件下的电镀，再对镀层结合力进行检测，以评价不同方案的电解除油效果。

如果只需要做简单的对比，可以将中度油污的试片进行化学除油后，以前面介绍的经验方法进行表面亲水观察，会发现有局部油花现象，然后再进行电解除油，即可发现表面完全亲水。

13 如何进行超声波除油效果试验?

答：超声波除油效果试验可以参照电解除油效果试验的方法，即取同一状态的试样或试片，经过不同的除油方法进行除油后，再对表面进行观察，或对试样进行电镀，测其结合力，以间接评价除油效果。当然，如果需要亲水化程度的量化指标，则需要用亲水角测量仪来进行表面亲水程度的测量。

14 镀件下槽前为什么要进行弱腐蚀?

答：弱腐蚀是电镀前的最后一道工序，它与浸蚀不同，不是与金属作用而主要是活化表面，以除去镀件暴露在空气中时形成的氧化膜，让金属结晶呈现活化状态，从而可以保证电镀层与基体的结合力。因此，这道工序也称为活化。当镀液是酸性并且镀液中有同种离子的时候，用稀硫酸作活化液经活化后的工件可以不经水洗而直接进入镀槽，比如镀镍、酸性镀铜、酸性镀锡等。弱腐蚀液中溶质的体积分数不要超过5%,通常为1%,并且每天或每班都加以更换，以保证其有效性。

15 高碳钢浸蚀后产生一层黑膜怎么办?

答：高碳钢中碳的质量分数在0.35%以下，浸蚀后由于表面铁的腐蚀而使碳在表面富集，形成黑膜，如果不除掉，会影响镀层结合力。所以高碳钢不宜在强酸中进行腐蚀，可以在除油后用1+1的盐酸去锈，然后经阳极电解后再进行电镀。

如果已经形成黑膜，可在以下溶液和操作条件下退膜：

铬酸 250~300g/L

硫酸 3~6mL/L

温度 50～70℃

将黑膜退净以后，经盐酸活化后，即可进行电镀。

16 铸件为什么不易镀上镀层?应怎么办?

答：由于钢铁铸件是多孔性结构，其真实表面积比宏观表面积大得多，并且还有型砂或碳硅化物等残留在表面上，不仅使电镀时的电流难以达到金属沉积的电势，而且会产生大量气泡，使镀层不易生长。因此对于铸件的电镀，要采取一些特殊的措施。

用于铸件电镀的工艺流程为：阳极电解除油→水洗→混合浸蚀→水洗→电镀。

混合酸的组成为体积分数为5%～10%的氢氟酸加体积分数为90%~95%的硝酸，也可以采用体积分数为10%～15%的氢氟酸加体积分数为85%～90%的盐酸。操作的要点是每一道工序都要仔细清洗，防止微孔中残留的溶液影响下一道工序。

电镀时要采用比正常电流大得多的冲击电流，使镀件表面迅速地生成镀层。对于有些电流效率低的镀种，则先要用高电流效率的镀层打底，然后再进行电镀。有些工件也可以在采用喷砂处理后直接电镀。

17 不锈钢电镀时镀层结合力不好怎么办?

答：不锈钢表面有一层很薄的透明钝化膜，使得不锈钢不仅在空气中不生锈，而且能经受许多强烈的腐蚀介质而不被浸蚀。这层钝化膜在空气或水中即使受到损坏，也可以在损坏后裸露出的新表面形成钝化膜而自行修复。在这样的表面上进行电镀，如果镀前处理不当，很难得到结合力良好的镀层。

不锈钢材料的镀前处理工艺比较特殊，需要很好地活化不锈钢表面。在普通除油后，要用阳极电解除油，只是温度要低一些，时间也不宜过长。阳极除油后，在体积分数为1%的硫酸加体积分数为0.1%的盐酸液中于室温下浸1min,即可进行电镀。

如果表面有较厚的氧化皮，需要先进行浸蚀，方法是先在体积分数为10%~20%的热硫酸(温度为50～60℃)中浸洗，再在以下溶液和操作条件下出光：

硝酸 330mL/L

氢氟酸 100mL/L

盐酸 30mL/L

温度 50~60℃

时间 1～10min

对于需要镀铜/镍/铬的不锈钢，经机械抛光和阳极除油后，可以在下述电解液和操作条件下进行电解活化处理：

氯化镍 240g/L

盐酸 128mL/L

温度室温

时间 8min

阳极纯镍板

电流密度 2A/dm²

先以工件作阳极电解2min,再以同一电流密度进行阴极处理，然后再镀铜/镍/铬。

18 磷青铜、铍青铜的镀前处理有什么特殊要求?

答：磷青铜可先采用通用的除油工艺进行除油，再在纯硝酸中快速出光，然后进行阴极电解除油，时间不要太长，电流可以大一些，也可以先电解除油后再硝酸出光。

铍青铜可以不用阴极除油，而是在普通除油后在以下活化液和操作条件下活化处理：

硫酸 32mL/L

乙酸 32mL/L

30%过氧化氢 40mL/L(30%为质量分数)

温度室温

时间 3~5min

然后在硝酸中出光，再进行电镀，可以获得良好的效果。

19 氢脆是怎么回事?它对电镀质量有什么影响?

答：钢铁件在电镀加工过程中，出现氢脆的情况较多。这主要是在进行浸蚀、阴极除油、电镀等过程中，都有还原态氢气原子生成，由于氢原子的半径很小，可以自由进入金属结晶的间隙占据一定的晶位，使晶格变形，产生内应力，使基体或镀层局部硬度增加，造成脆性，这就是常说的氢脆。进入基体和镀层间的氢还会使镀层起泡。

氢脆对高强度钢和弹性制件的危害特别大。为了防止氢脆，在浸蚀液中要加人一些缓蚀剂，抑制氢的析出;电解除油要采用阳极电解;电镀时也要采用较大的电流密度和采用电流效率高的镀种等。同时，对于氢脆敏感的工件，在电镀完成后，要在恒温箱中于200℃时除氢2h,以除去氢脆的影响。对要求很高的产品，可以进行真空除氢。

20 为什么要严禁在钢铁件浸蚀槽中浸蚀铜件?

答：电镀浸蚀槽往往分为钢铁件浸蚀槽和铜件浸蚀槽，不能互相混用。特别是严禁将铜件拿到钢铁件浸蚀槽中进行浸蚀。这是因为当铜离子进入钢铁件浸蚀槽后，再进行钢铁件的浸蚀时，铜离子会在钢铁件表面置换还原出铜层。这种置换层的结合力非常不好，并且有时用肉眼看不出来，用一般的清洗方法也洗不掉，就这样拿去电镀，结果就会造成镀层结合力不好的质量事故。

21 锌及锌合金工件如何进行镀前处理?

答：锌是一种很活泼的两性金属，既溶于酸又溶于碱。所以锌及锌合金不应在强酸或强碱中进行长时间处理，也不宜采用阳极电解除油，在化学除油时也要在不含氢氧化钠的弱碱性溶液中进行;而浸蚀则要用硫酸与硝酸体积比为1:1的混合酸经稀释10倍以后，在室温下处理1min。

锌铁合金是含铁量高而含锌量少的铁合金，这种合金在除油后可用体积分数为5%~10%的硫酸或者体积分数为15%的盐酸除锈，但除锈后应立即取出清洗，防止发生过腐蚀，然后在铬酸200g/L、硫化钠20g/L的溶液中浸蚀，清洗后进行电解除油，最后再进行电镀。

22 锌压铸件如何进行镀前处理?

答：锌压铸件不仅是两性金属，而且组织密度较低，镀前处理时要非常小心，通常采用以下步骤进行：

(1)电解除油溶液组成和操作条件如下：

磷酸三钠 60~70g/L

OP乳化剂 2~3g/L

温度 40~50℃

时间阴极：1~1.5min

阳极：15~30s

电流密度 2~5A/dm²