钢镀层类型介绍|JIS 标准概要和最佳选择流程。

 

我们有了一般电镀工艺 关于旨在从铁腐蚀机理中选择最佳镀层注意到的信息有

 

作为一名机械设计师,经常会对自己的功能和尺寸设计充满信心,但对最终选择的表面处理方法却没有把握。  "这个零件真的会生锈吗?氢脆的风险安全吗?如何在降低成本的同时确保最佳防腐效果?'"这些都是许多设计人员经常遇到的问题。

 

电镀种类繁多,要正确理解它们的特性、比较和 JIS 符号的含义,并在图纸中反映出来并非易事。

 

许多网站往往以罗列电镀的化学反应公式和目录规格告终,但本文在编撰过程中充分关注了 "机械设计师的观点",并意识到 "首先是宽泛而浅显的"!对现场出现的 "尺寸公差偏差"、"装配过程中的干涉 "和 "延迟断裂 "等具体问题进行了说明。本节解释了在设计阶段应考虑的问题以及如何在图纸中进行描述,以避免在现场出现 "尺寸公差偏差"、"装配过程中的干涉 "和 "延迟断裂 "等具体问题。

 

从电镀选择的流程到形状设计的注意事项以及成本与性能之间的权衡,本文介绍了基于 JIS 标准和日本实际加工条件的实用知识,希望这篇文章能帮助您选择最合适的电镀,并与您的加工商站在同一起跑线上。

掌握钢铁部件电镀类型的基本知识。

铁的电离倾向和腐蚀机理。

钢铁部件为什么会生锈?了解根本原因是正确进行防腐蚀设计的起点。  铁(Fe)是一种能量非常活跃的金属,在自然界中以 "氧化铁"(铁矿石)的稳定状态存在。  虽然在炼铁过程中,铁被赋予了大量的能量以变成 "金属铁",但始终有热动力在起作用,释放电子并使其恢复到原来的稳定氧化物状态。这种 "发射电子和变成离子的趋势 "的程度用电离趋势来表示。

 

当加工成机械零件的铁与空气中的氧气和水分(电解质溶液)接触时,表面就会形成微小的 "局部电池"。

  1. 阳极反应部分铁表面变成阳极(阳极),铁原子失去电子 (e-) 并以铁离子 (Fe2+) 的形式溶解到水膜中。这就是腐蚀的开始。
  2. 阴极反应:发射出的电子通过金属移动到阴极,在那里与水和氧气发生反应,形成羟基(OH-)。
  3. 锈蚀形成:溶解的铁离子与羟基结合,生成氢氧化铁,最终形成红锈(如氧化铁 Fe2O3)。

电镀工艺的精髓在于如何通过物理和化学方法中断这种电化学回路,可以说是 "回归生锈本能"。  设计人员必须考虑到工作环境中存在的湿气和冷凝水,并提供最佳的屏障来阻止这一电离过程。

 

参考资料来源:Sanwa Plating Industry Co Ltd (https://www.sanwa-p.co.jp/

*上述网站和其他网站上的 "电镀问答 "和技术专栏提供了有关腐蚀案例和电镀基础知识的详细信息。

 

锌的牺牲性缓蚀作用可防止生锈。

镀锌是最典型、最经济有效的钢材防腐方法。 选择这种镀层的主要原因是,锌是一种比铁具有更大(基)电离倾向的金属。  如果在铁质材料上形成锌镀层,即使铁质基材在使用过程中因划痕而暴露在外,周围的锌也会优先于铁发生电离和溶解。  这种现象可保持电子供应给铁,并使其处于电化学还原(阴极)状态,因此不会发生腐蚀。这就是所谓的 "牺牲腐蚀保护"。

 

得益于这种作用,镀锌涂层即使在出现针孔和磨损的情况下,也能有效抑制红锈的形成。对于油漆和镀镍,通过划痕进入的水分会在内部扩散锈蚀,并导致漆膜膨胀,而镀锌则不太可能出现这种现象。  因此,对于在户外或潮湿环境中使用的铁质部件,如螺栓、螺母和其他紧固件、建筑五金件和汽车底盘部件,镀锌是一种可靠的选择。然而,锌本身非常容易氧化,因此下文所述的铬酸盐处理对减少锌的磨损至关重要。

 

镍和其他金属的涂层防腐作用原理。

镍、铬和铜等电镀层采用与锌不同的方法保护钢材。  这些金属要么具有比铁更低的电离倾向(更高尚),要么具有在表面上形成一层致密的被动薄膜以稳定表面的特性。  用这些金属覆盖铁表面的防腐蚀机制被称为 "涂层防腐蚀"。其原理是通过物理屏障将铁与环境(氧气和湿气)完全隔离。

 

涂层防腐的主要优点是涂层本身不易变色,能长期保持美丽的光泽和较高的耐化学性。  不过,这种方法也有致命的风险。  如果涂层上有微小的孔洞(针孔)或裂缝,湿气从这些孔洞或裂缝中渗入,就会在铁和涂层金属之间形成强大的腐蚀电池。  在这种情况下,具有高电离倾向的铁会成为阳极,从而发生 "点蚀",即腐蚀集中在狭窄的缝隙中。由于它没有锌的牺牲性腐蚀保护,一旦开始生锈,内部锈蚀会迅速发展,并可能导致镀层剥落。  因此,如果采用镀镍或类似材料进行防腐蚀处理、足够的薄膜厚度(如一般为 20 微米或以上)以消除针孔设计方面的考虑至关重要,例如在基底上镀铜或在基底上镀铜的多层结构,以提高附着力和覆盖率。

 

RoHS 指令和无六价铬的现状

过去,以六价铬为主要成分的 "铬酸盐处理 "被广泛用作钝化处理,以显著提高镀锌涂层的耐腐蚀性。  六价铬具有出色的 "自修复 "性能,可通过化学反应修复涂层上的划痕,从而提供长期的防腐蚀保护。  但是六价铬会使人致癌,对环境的影响极大。的确如此。  因此,根据欧洲 RoHS 指令(限制在电气和电子设备中使用某些有害物质)和 ELV 指令(报废汽车指令),它们的使用受到严格限制甚至禁止。

 

目前,日本工业已基本完成了向环保型 "三价铬酸盐 "的转换。  三价铬酸盐由于不含六价铬,因此对环境的影响较小,而且最近的技术创新已开发出耐腐蚀性等同或优于传统六价铬处理的处理解决方案。  如果设计人员在绘制图纸时只是简单地描述 "铬酸盐 "或 "单铬酸盐",一些加工商就有可能使用六价铬处理过的旧库存产品,或者在认识上出现偏差。  因此现代机械设计师的标准做法是,在图纸上清楚地注明 "三价铬酸盐(符合 RoHS)"、"三价白 "或 "无六价铬",以表明零件符合环保规定。以下是研究结果摘要。

 

白锈和红锈以及盐雾试验之间的差异。

作为电镀性能评估(尤其是耐腐蚀性)的量化指标,JIS Z 2371 将其定义为中性盐雾试验是常用的试验方法。  在这项测试中,51 TP3T 盐水被持续喷洒在一个密封罐中,并测量试样生锈所需的时间。  值得注意的是,锈的形成有两种类型:白锈和红锈,每一种都代表着不同的现象。

 

白锈是一种白色粉末状的锈,主要由氢氧化锌和其他元素组成,主要是由镀锌层本身的氧化引起的。  这证明锌正在健康地发挥其牺牲性防腐功能,但会影响美观,必须通过铬酸盐涂层来减缓。  而红锈则是铁的氧化物,是底层铁腐蚀的结果,表明镀层的防腐蚀能力已达到极限,铁已开始受到侵蚀。  在设计规范中,通常会为每个阶段设定标准,例如 "72 小时后出现白锈,240 小时后出现红锈"。  了解这些数据有助于您根据工作环境的严重程度选择合适的电镀等级。

 

钢的典型电镀类型和详细特性。

电镀和三价铬酸盐

作为黑色金属部件的防腐处理方法,电镀锌在成本和性能之间实现了最佳平衡。  它的标准是 JIS H 8610,根据薄膜厚度分为不同等级。一般来说,自动机械和工业机械的部件会选择 2 级(5 微米)或 3 级(8 微米),因为这样既能提供足够的防腐蚀保护,又能避免过高的质量。  由于镀锌本身是活性的,很快就会产生白锈,因此镀锌总是与化学转化处理 "铬酸盐处理 "结合使用。

 

目前主流三价铬酸盐 根据外观和特征的不同,有多种变化、一般可购买的螺钉 它们有多种用途,包括  设计人员应根据不同的应用采用不同的方法。  下表总结了三价铬酸盐的典型类型和特性。

 

表 1:三价铬酸盐的类型和特性

类型(通用名称) 外观颜色 特点和主要应用 耐腐蚀性(盐雾试验,约产生白色锈迹)
三价白 银白色(略带蓝色) 老牌优衣库的替代品。最常见、最便宜。一般部件和盖子。 72 - 96 小时。
三价黑 黑色 装饰性强,用于不需要光反射的区域和外部组件。 72 - 120 小时。
三价黄 黄色 - 彩虹色 色调接近旧的彩色铬酸盐(六价)。用于识别零件等。 96 小时 - 120 小时或以上

参考资料来源:Sanwa Plating Industry Co Ltd (https://www.sanwa-p.co.jp/
参考资料来源:和歌山公司(仅日文)。https://www.wakayamapp.jp/

 

因此,即使是三价铬酸盐,其耐腐蚀性和外观也会因处理溶液的类型而有所不同。  除非另有规定,否则通常使用三价白色,但如果需要更高的耐腐蚀性或需要黑色设计,则应在图纸上明确说明。

 

非电解镀镍和卡尼前电镀

根据 JIS H 8645 的定义,无电解镍磷电镀是一种利用化学还原反应沉积镍膜而不使用电能的方法。  日本 Kanizen Co.在这一领域,有时通常被称为 "Kanizen电镀",这是因为这项技术在日本的传播历史是由 "Kanizen电镀 "和 "Kanizen电镀 "两部分组成的。  这种电镀的主要特点是不像电镀那样受电流分布的影响、这意味着即使在复杂的几何形状下,薄膜厚度也非常均匀。  高公差孔和复杂流道的内表面、电镀可均匀地应用于电镀无法覆盖的区域。

 

另一个特性是镀层中含有磷 (P),热处理时可显著提高硬度。  下表显示了化学镀镍的基本特性以及热处理后硬度的变化。

 

表 2:化学镀镍(中磷型)的基本特性和热处理效果

特征值 备注
主要成分 镍(90-92%),P(8-10%) 用于一般中磷类型
沉淀状态的硬度 500 - 600 HV 硬度高于 S45C 原木(约 200 HV)
热处理后的硬度 800 - 1000 HV 通过 400°C x 1 小时的热处理,淬硬至与硬铬相同的水平。
薄膜厚度均匀性 非常好 可控范围约为±101 TP3T,与几何形状无关。
磁性 无(热处理前) 经热处理后会结晶并具有磁性
JIS 符号示例 ELp-Fe/Ni(90)-P 10 铁基底上的 Ni90% 合金,膜厚 10 微米

参考资料来源:日本 Kanizen Corporation (https://www.kanigen.co.jp/
参考资料来源:JIS H 8645 Browse (https://www.jisc.go.jp/

 

设计人员可以为要求精密的零件选择化学镍,如果需要进一步的耐磨性,则在图纸上注明 "经热处理",从而实现高功能零件。  不过,在选择基体材料时也必须小心谨慎,因为根据热处理温度的不同,基体材料可能会变形或回火。

 

耐磨性极佳的硬铬电镀

根据 JIS H 8615 的定义,工业镀铬通常称为 "硬铬镀层",是一种摩擦系数很低的高硬度镀层。  液压缸的杆、模和辊,由于其硬度达到维氏硬度 800-1000 HV,远高于淬火钢,因此会暴露在剧烈磨损的环境中、线性轴它被广泛应用于以下领域薄膜厚度的控制范围很广,从几微米的闪镀到几百微米的厚镀,用于修复磨损部件。

 

但硬铬电镀的缺点是 "附着力差"。  由于电镀的特性,电流会过度集中在产品的尖锐边缘和突出部分,这些地方的镀层往往会异常升高。  相反,在凹槽或直径内部深处沉积的镀层很少。  因此、当需要精确的尺寸精度时,通常的做法是在电镀后设计一个圆柱抛光或磨光过程,以去除多余的凸起材料并准备好尺寸。  图纸不仅应包括电镀后的成品尺寸,还应包括考虑到工艺的说明,如 "确保电镀厚度为 00 微米 "或 "抛光处理"。

 

黑色染料处理(四氧化三铁涂层)

严格来说,染黑不是电镀(金属沉积),而是一种化学转化处理,通过化学反应将铁表面转化为黑色氧化铁(Fe3O4:四氧化三铁/磁铁矿)。  这种处理相当于 JIS H 8622。  该处理在高温碱性溶液中进行,并在表面形成 1-2 µm 的极薄氧化膜。这种处理方法的最大优点是几乎不会改变材料的尺寸。

 

在具有精确配合公差的轴上,如 H7 和 g6,以及在必须保持螺纹夹持精度的部位、当无法忍受电镀造成的薄膜厚度增加时,染黑是最佳选择。 黑色表面还能防止光的漫反射,因此是光学设备内部组件和测量仪器支架的首选。  另一方面、防锈能力非常低,涂层本身在空气湿度的作用下很快就会生锈。因此,在处理后必须始终涂抹防锈油并进行浸渍、假定在使用过程中油膜保持完好的环境中使用(如液压设备内部、经常维护的夹具等)。情况将会如此。

 

通过磷酸锰处理改善滑动性能

磷酸锰处理方法被称为躺在明亮这是一种化学转化处理,商品名称为 "磷酸盐涂层",与 JIS H 8617(磷酸盐涂层)有关。  它能在钢表面形成一层磷酸锰结晶膜,比黑色氧化物更厚(约 5-15 µm)。  这种涂层是细小晶体的集合体,具有出色的 "保油 "性能,可在间隙中保留大量润滑油。

 

由于这种特性,在滑动部件(如齿轮(gear)、活塞、凸轮、轴承和其他金属对金属的接触件)中,这种材料的应用非常广泛、广泛用于改善初始混合和防止咬合(咬合)。  由于涂层本身比金属软,在使用后立即进行混合操作时会产生适度磨损,从而形成与配合材料相适应的光滑滑动表面。  与黑色染色不同的是,作为设计上的一种预防措施,会产生不可忽略的薄膜厚度,因此在公差要求严格的区域使用时,应将材料尺寸设置为负值,以考虑薄膜厚度,或将混合后的尺寸变化考虑在内。

 

按电镀类型划分的性能和风险管理。

电镀的可跟踪性和特性

在使用电镀时,设计人员需要注意的最重要特性之一是 "粘性"(均匀的电沉积)。 在电镀过程中,电镀液中的产品(阴极)通电,以吸引和沉积金属离子。  由于电的特性,电流往往集中在电阻最小的 "最短距离 "或 "最尖锐的点 "上。  相反,电流不会在凹陷区域、孔洞内部和阴影区域流动,从而导致镀层过薄或根本没有镀层。

 

薄膜厚度的这种变化是导致设计者设计的尺寸公差出现偏差的主要原因。  例如,即使控制了平板中心的膜厚,边缘的膜厚也可能是中心的两倍以上,从而在组装过程中造成干扰。  为了避免这种情况,在设计阶段通过增加较大的圆角来减轻电流集中,或与电镀承包商协商使用 "辅助阳极"(在电流难以到达的地方安装额外的电极)是有效的方法。  不过,由于辅助阳极的成本较高,因此对形状本身进行审查是最具成本效益的措施。

 

无电解镀层的厚度均匀性。

无电解电镀解决了电镀的弱点,即薄膜厚度不均匀。  在这种方法中,薄膜的生长不是由电吸引力引起的,而是由镀液中的化学物质(还原剂)对金属表面的催化反应引起的。  因此,只要液体接触,并适当控制温度和浓度、电镀以相同的速度沉积在产品的所有表面。

 

这种 "平滑性 "可确保即使在歧管、精密螺纹和公差孔等复杂的内部流道中也能获得均匀的镀膜厚度。  对于几何公差较小或需要均匀腐蚀保护层的零件,设计人员可指定使用化学镀镍、可大大降低生产过程中出现尺寸问题和质量缺陷的风险。  但是,例如暗渠中的孔洞可能会导致液体停滞,阻碍反应的进行(液体中的镍成分耗尽),因此仍需注意确保有通孔或排水孔,使液体能够循环流动。

 

维氏硬度 (HV),表示表面硬度

表面硬度是评估机械零件耐久性的一个不可或缺的指标,尤其是在耐磨性和抗划伤性方面。  电镀硬度一般用维氏硬度 (HV) 表示。  设计人员应根据零件承受的载荷和接触条件选择合适的电镀硬度。下表显示了主要镀层和材料的硬度比较。

 

表 3:主要镀层和材料的维氏硬度(HV)比较

类型 维氏硬度 (HV) 备注
电镀 70 - 120 非常软。工具撞击时容易损坏。
S45C(原木) 200 - 230 铁材料作为比较标准(回火前)。
化学镍(沉淀) 500 - 600 硬度高于未淬火的铁,且耐刮擦。
工业镀铬 800 - 1000 极硬。即使用锉刀也无法磨平。
化学镍(热处理后) 800 - 1000 经 400°C 热处理后相当于硬铬。
氮化钛 (TiN) 2000 - 2500 参考:PVD 涂层。用于硬质合金工具。

参考来源:根据 JIS B 7725(维氏硬度测试)得出的数据。
参考资料来源:日本 Kanizen Corporation (https://www.kanigen.co.jp/

从表中可以看出,电镀锌比钢材软,因此不适合用于滑动部件。  另一方面,热处理后的硬铬和无电解镍的硬度非常高。  设计人员必须了解这种硬度和成本上的差异,并选择最适合应用的表面处理方法(无论是简单的防腐蚀还是需要承受严重磨损)。

 

氢脆导致延迟断裂的风险。

对于机器设计师来说,最令人担忧、最无形的恐惧莫过于对"...... "的恐惧。氢脆".  当电镀过程(酸洗和电镀)中产生的原子氢渗入钢中并被钢吸收时,就会产生这种现象。随着时间的推移,渗入的氢聚集在应力集中的区域(如螺栓槽底部或弹簧弯曲处),会显著降低金属的结合强度,或在内部气化以增加压力,从而导致开裂。

 

这种现象的可怕之处在于,电镀后立即进行目视检查或拉伸试验都无法发现异常。  在组装成产品并承受持续载荷数小时、数天甚至数月后,产品会在毫无征兆的情况下突然 "啪 "的一声断裂。  这就是所谓的 "延迟断裂"。  尤其是抗拉强度超过 1000 兆帕的高强度钢(强度等级为 10.9 或更高的螺栓、回火单片机材料、弹簧钢等)极易发生氢脆、轻易采用电镀有可能造成严重事故。

 

通过烘烤工艺去除脆性

避免氢脆导致延迟断裂风险的最大措施是烘烤过程这一过程称为 "脱氢"。  这是一种在电镀工艺完成后立即将零件放入熔炉中并在高温下保持一段时间,以将进入内部的氢气(脱氢)释放到外部的工艺。 这一工艺可确保即使是高强度部件也能安全使用。

 

表 4:一般烘焙工艺条件和建议

建议条件 原因/注意事项。
加工温度 190°C - 220°C 既能有效释放氢气,又能防止材料发生变化的温度范围。
加工时间 4 小时 - 24 小时 材料的强度越高,所需的加热时间就越长。一般来说,8 小时或更长时间更为理想。
实施时间 电镀后 4 小时内 经验法则是 "迅速 "进行,因为氢被截留,如果时间过长就无法释放。
目标部件 拉伸强度 最小 1000 兆帕 高强度螺栓、弹簧、自攻螺钉、硬化固定器等。

参考资料来源:东北技研工业有限公司 (https://hokutohgiken.co.jp/
参考资料来源:JIS B 1051(碳钢和合金钢紧固件的机械性能)。

 

在使用高强度材料的图纸中,设计人员不仅有责任说明电镀的类型,而且有责任在备注栏中说明 "电镀后应立即进行烘烤处理(200°C 至少 4 小时)"。这一行的有无会对产品的安全性产生重大影响。  此外,还必须考虑权衡利弊,因为由于铬酸盐膜中水分的流失,烘烤可能会导致耐腐蚀性略有下降。

 

每种电镀的设计注意事项和措施

防止边角堆积。

角膜增厚 "是电镀过程中不可避免的物理现象,也是造成装配问题的常见原因。  即使在平整区域电镀薄膜厚度为 10 µm 时,薄膜边缘的厚度也会增长到 30 µm 甚至 50 µm 以上。  这就造成了一些问题,例如精密直角块无法装入量具,或者轴类零件的倒角部分过于肥大,无法插入孔中。  异常生长的电镀层也很脆,在装配过程中受到冲击时会 "碎裂",这可能会使坚硬的外来颗粒对滑动部件造成二次损坏。

 

作为一项设计措施,建议部件的边角不要采用 "针角 "或 "C 平面"(45° 倒角),而应尽可能采用 "R 平面"(圆角)。  增加 R 可以分散电流集中点,在一定程度上抑制膜厚的异常增长。  理想情况下,它的圆角边缘应为 R0.5 或以上,或至少为 R0.3。  对于绝对需要锋利边缘的刀片、基准面等,可在电镀后进行抛光处理,使表面成形、考虑改用无电解镀镍,这种方法不会导致边角膜增厚。

 

考虑到尺寸公差的电镀设计。

电镀厚度 "对设计图纸中的尺寸公差有直接影响。  需要注意的是,电镀厚度是在 "径向 "增加的,因此对直径(轴或孔)的影响是两倍。  例如,电镀厚度为 10 µm 时,轴的直径将增加 20 µm,孔的直径将减少 20 µm。  这对于公差为 ±0.1 mm 的松散零件来说不是问题,但对于公差控制在 10-20 µm 范围内的零件,如 h7 和 H7,仅电镀厚度就极有可能导致公差偏差 (NG)。

 

为避免出现这种情况,在进行尺寸设计时必须考虑到 "电镀余量(shiro)"。  具体来说,就是提前调整加工前的尺寸,使电镀后的成品尺寸处于图纸公差的中间位置。轴的加工目标是 "成品直径 - 镀层厚度 x 2",孔的加工目标是 "成品直径 + 镀层厚度 x 2"。在图纸上明确说明 "尺寸说明应在电镀后给出",或将 "电镀前尺寸:ø 00 "作为给处理器的指令,可以避免出现问题。  同样重要的是要记住,电镀厚度本身可能会有±几微米的变化,因此必须计算公差的累积。

 

排液孔布局和设计标准。

在电镀管架、箱形罐、带袋孔的木块等时,确保电镀液或预处理液不会残留在里面排液孔 "的设计对质量和安全至关重要。  如果存在密闭空间或死胡同,液体在工序间移动时可能会被带出,污染下一个罐,或者产品内残留的酸液日后可能会渗出,导致严重生锈。  更危险的是,如果产品被放置在烘烤或烘干炉中,而内部残留有水分,水蒸气的快速膨胀可能导致产品爆炸的事故。

 

液体排放孔的设计应遵循以下原则

  1. 对角线排列:. 产品悬挂时,在顶部和底部(对角线方向)至少钻两个孔,以提供液体入口和出口。
  2. 尺寸:. 考虑到液体的表面张力和粘度,确保孔径至少为 ø 6 毫米,如果可能,孔径应为 ø 10 毫米。小孔会导致空气无法排出,液体无法进入。
  3. 职位:. 在结构上设置 "气穴",防止空气积聚。

 

表 5:建议的排液孔

结构尺寸 建议孔径 备注
小物件(每边小于 100 毫米) 直径 6 毫米或更大 如果设计不允许,可将其置于隐蔽位置。
中型(每边约 500 毫米) 直径 10 毫米 - 13 毫米 要求尺寸能确保液体排出。
大型物体(如框架结构) 直径 20 毫米或更大 内部容积越大,排出液体的速度就越快。

参考资料来源:Takita Corporation(仅日文)。https://takita-dnk.co.jp/
参考资料来源:通用热浸镀锌协会(结构指南)。

 

即使从设计角度看不需要孔洞,也有必要寻找隐形表面来定位孔洞,或考虑电镀以外的防腐蚀方法(如喷漆)。天真地认为 "工地自己会搞定",可能是造成严重事故的根源。

 

遮蔽指令与成本之间的关系。

如果图纸上有 "不得电镀螺纹 "或 "不得电镀公差孔 "等说明,则需要在电镀现场进行 "遮蔽工作",以保护这些区域。  这项工作主要是模拟和手工操作,如粘贴耐热胶带、包装橡胶塞和插入螺栓。  因此,根据部件的形状和遮蔽点的数量,遮蔽的人工成本往往高于电镀工艺本身的单价。

 

控制成本的设计技术包括以下方法

  • 使用后期处理:. 电镀后重新穿(露)丝锥通常比遮蔽更便宜。但是,螺纹的防锈能力会降低,因此装配后必须小心,例如涂上防锈油。
  • 放宽指令:. 避免过于严格的指示,如 "在距孔边缘 0 毫米处进行遮蔽",而应设置易于操作的公差,如 "孔内和座面周围不得有电镀,边界由机会决定"。
  • 专用夹具的注意事项:. 对于批量生产的产品,可以生产一种特殊的遮蔽夹具来代替胶带,这种夹具只需轻轻一碰即可拆卸和粘贴,从长远来看可以降低成本。

 

成本效益(权衡)视角

电镀选择中最大的问题是性能与成本之间的平衡,即权衡决策。如果所有部件都镀上顶级无电解镍或硬铬,就不会出现性能问题。  然而,这将导致产品成本猛增,丧失市场竞争力。  反之,如果过分降低成本,采用不恰当的电镀工艺,则会导致市场上出现腐蚀索赔和因装配故障而产生的返工费用,从而造成巨大损失。

 

设计人员需要全面分析组件的重要性、运行环境、预期使用寿命和维护频率,以找到最佳的折中方案。

  • 隐形内部组件廉价的电镀(3 级)就足够了。
  • 精密定位销:采用非电解镀镍可避免出现问题,即使价格昂贵。
  • 适用于室外使用:即使初始成本较高,也应选择耐腐蚀性强的电镀层(如锌镍合金)或阳离子电沉积涂层,以实现免维护工艺。

这种辨别 "合适人选 "的能力正是专业机械设计师所需的技能。

 

 

选择最合适的电镀类型的流程。

摘要:选择最合适的电镀类型的程序。

综合上述知识,选择黑色金属零件最合适镀层的实用(基本)流程如下。  按照这个流程绘图,您就能毫不犹豫地选择最合适的表面处理方法。

 

  1. [目的的定义] 电镀的目的是什么?
    • 仅防锈:转到步骤 2。
    • 功能要求(精度、硬度、滑动):转到第 3 步。
    • 尺寸保持不变(零膜厚):. 考虑染黑(但防锈油管理至关重要)。
  2. [确定环境和防腐等级] 在哪里使用?
    • 室内和一般环境:电镀锌(Ep-Fe/Zn 8,三价白色)。这是基本标准。
    • 室外潮湿/光照:增加薄膜厚度(3-4 级)的电镀或锌镍合金电镀。
    • 恶劣的腐蚀性环境:考虑热浸镀锌(多宾)或改用不锈钢材料。
  3. [缩小功能需求范围]需要哪些特征?
    • 尺寸精度(公差孔、复杂形状):化学镀镍(ELp-Fe/Ni-P)。
    • 耐磨、硬度高:硬铬电镀(ICr)或无电解镍+热处理。
    • 滑动和初始熟悉磷酸锰处理(Leubright)。
  4. 您能保护安全和质量吗?
    • 高强度材料(>1000 兆帕)?:如果是,请在注释中添加 "烘焙过程"。
    • 袋形还是焊接结构?:如果是,请在设计中添加 "液体排放孔"。
    • 公差是否严格?:如果是,则调整尺寸公差以考虑 "电镀余量"。
  5. [最后决定和绘图说明]。
    • 使用 JIS 符号准确描述规格。
    • 例如:"Ep-Fe/Zn 8(三价白色)"、"ELp-Fe/Ni(90)-P 10 [经热处理]"。
    • 如果有疑问,不要自己做决定,而要咨询处理器。

通过反复练习这一流程,作为一名设计师,你的决策速度和对质量的信心将得到显著提高。  电镀是机器设计的最后一道重要工序。  我们希望,正确的知识和合理的选择能帮助您设计出经久耐用的机器。

 

 

摘要

  • 铁的腐蚀是电池的电化学作用,电镀就是为了中断这一电路
  • 镀锌具有自我修复功能,可保护钢材免受 "牺牲性防腐 "的损害。
  • 镍和铬是 "涂层防腐",只要没有针孔,就能提供坚固的屏障。
  • 由于六价铬受到管制,图纸明确规定了 "三价铬酸盐(符合 RoHS 规范)"。
  • 电镀锌在成本和性能之间实现了良好的平衡,是室内设备的标准防腐处理方法
  • 化学镀镍的膜厚均匀,是公差孔和复杂几何形状零件的理想选择
  • 硬铬电镀具有压倒性的硬度,但必须注意避免电流集中在边缘(积聚)。
  • 黑色染色的尺寸变化小,但防腐性能低,而磷酸锰能有效改善滑动部件的混合性。
  • 为防止薄膜厚度异常,考虑到电镀的 "包覆 "特性较差,边角被磨圆。
  • 在高强度钢上进行电镀有可能因氢脆而导致延迟断裂,因此必须进行烘烤处理
  • 对于尺寸公差较小的零件,应调整材料尺寸,以允许两倍镀层厚度(直径)的变化。
  • 袋形部件上设有对角排液孔,以避免残留液体和蒸汽爆炸的危险。
  • 遮蔽指令是成本增加的主要原因,应通过后处理和公差放宽进行优化
  • 电镀选择是在腐蚀防护、功能、成本和风险之间进行综合权衡的基础上决定的。
  • 正确理解 JIS 符号并向加工商传达准确的规格是防止出现问题的关键。

 

上图

 

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