带缝隙钢铁件的电镀与涂装

摘　要：带缝隙钢铁件在电镀与涂装过程中易发生缝隙腐蚀，介绍了缝隙腐蚀的产生条件及常用的预防措施。
关键词: 钢铁件；　缝隙；　电镀；　涂装
文章编号：1001-227X(2000)01-0032-04
Electroplating and coating process of
iron and steel parts with cracks
YU Huan-quan
Abstract：Iron and steel parts with cracks are susceptible to corrosion in the site of cracks during electroplating process. Requisite options and preventive measures for crack corrosion were introduced.
Keywords：iron and steel;　crack;　electroplating;　coating▲
1　前言
　　在我们的日常生活中，许多钢铁件需经焊接组装后才进行电镀与涂饰，如汽车、空调机的室外机、银行保管箱、文件柜及配电箱等。这些产品均存在较多的缝隙，在漆前处理及电镀等过程中，槽液容易渗入缝隙内，且不易清洗干净，残留在缝隙内的酸、碱、盐等物质又会对槽液造成交叉污染，并对镀层及漆膜产生有害影响如缝隙腐蚀，因此，必须采取适当的措施以避免缝隙腐蚀。
2　缝隙腐蚀及其防护措施
2.1　缝隙腐蚀的特点及产生条件
　　在介质中，由于金属部件金属间或金属与非金属间存在的缝隙(其宽度一般为0.025～0.1 mm)，腐蚀介质进入缝隙内并处于滞流状态，使缝隙内金属产生腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。目前对缝隙腐蚀的机理仍未得到统一的认识，过去普遍使用氧浓差电池来解释其机理(缝内是阳极，缝外是阴极)，随着电化学测试技术的发展和研究的不断深入，较多的研究者以闭塞电池模型来阐述其机理［1］。
　　产生缝隙腐蚀一般须具备以下条件：
　　①存在狭窄的缝隙(宽度为0.025～0.1 mm)；
　　②缝隙处于腐蚀介质中。
　　此外，对于自钝化能力强的金属或合金，以及在充气的、含活性阴离子(如Cl-)的中性介质中最易发生缝隙腐蚀。
2.2　缝隙腐蚀的预防措施
2.2.1　合理的防腐蚀设计［1］
　　①在设备、部件的结构设计上，尽量避免形成缝隙和形成积液的死角区。当缝隙不可避免时，应尽量加大其宽度，当缝隙的宽度大于0.25 mm时，不会发生缝隙腐蚀。
　　②设计时尽可能不采用铆接结构而采用焊接结构。焊接结构尽可能采用对焊、连续焊而不采用搭接焊、间断焊，或者采取措施(如敛缝、锡焊等)将缝隙封闭起来，以免形成缝隙腐蚀。
2.2.2　正确的焊接施工工艺
　　①焊接时应避免焊瘤、咬边等缺陷，防止熔敷金属与母材间形成缝隙而产生缝隙腐蚀［1］。
　　②尽量避免冷、热轧钢板混合焊接，以免前处理时造成冷轧板过腐蚀或热轧板的氧化皮未能彻底除去，以而影响镀层或漆膜与基体的结合力及耐蚀性。如必须混用时，须先经酸洗除去热轧板的氧化皮再焊接。
3　带缝隙钢铁件的涂装
3.1　漆前处理
3.1.1　除油除锈工艺
　　对于带有缝隙的钢铁焊接和组合件，宜采用除油除锈“二合一”处理工艺，减少清洗的工作量。除油剂一般选用含有阴离子型及非离子型表面活性剂的酸性除油剂，如BH-6(BH-6A)高效酸洗除油剂，除锈则以磷酸的效果较好［2，3］，其配方为：
　　H3PO4　　　　　100～150 mL/L
　　BH-6A　　　　20～30 mL/L
　　温度　　　　　20～60℃
　　时间　　　　　油、锈除净为止
　　室温下磷酸对铁氧化物的溶解能力较弱，当处理温度升高到50～60℃时，能大大加快除油除锈的速度。浸蚀后工件表面及缝隙内残存的浸蚀液能转变成磷酸盐保护膜。若用盐酸或硫酸溶液酸洗，侵入缝隙内的残酸难以除净，成为腐蚀的隐患，特别是活性阴离子Cl-在充气的中性介质中是缝隙腐蚀的促进剂，低pH值能加速缝隙腐蚀的进行，因此处理液的酸浓度在除锈速度适当时以低为宜，在处理前先在水中浸泡1～2 min，使缝隙内充满水，以减少处理液的渗入，有利于降低夹缝内残液的pH值。在油、锈除净的前提下，酸洗时间越短越好。
　　有文献报道［4］，对薄锈型的带夹缝钢铁件，也可以采用有机酸(弱酸型)的除油除锈“二合一”处理工艺，夹缝中的残酸也无严重的后患，但柠檬酸及草酸等有机酸价格较高，除锈速度较慢，其应用受到限制。
3.1.2　清洗
　　工件从除油除锈槽取出后应迅速浸泡在水槽中，然后用加压水冲洗，对夹缝、焊点处要用压缩空气吹出缝内的残酸，再用加压水清洗，反复数次。当清洗水的pH值低于5.5时，必须整槽更换。
　　工件离开酸洗槽后，残酸(以H3PO4为例)与钢铁基体继续反应转化为Fe(H2PO4)2，此时用水洗比用碱洗更容易除去，因为，当表面及缝隙中含有铁盐残余物时，遇碱就会迅速生成难溶的Fe(OH)2及Fe(OH)3，这些絮状沉淀物把铁盐封闭在缝隙内，加速缝隙腐蚀的进行。此外，如用碱中和，缝隙内的残碱比残酸对涂膜的危害更大，因此，酸洗除锈后不需进行中和处理［5］。
3.1.3　磷化与干燥
　　目前，常温、低温锌系及轻铁系磷化工艺应用较为普遍，对有缝隙的钢铁焊接件采用轻铁系磷化后不洗水工艺效果较好。轻铁系磷化膜又以金黄色膜的耐蚀性为好，虽然其耐盐雾性能稍差，但一般对磷化膜本身的耐蚀性要求不高，只要涂漆前磷化膜不出现泛黄生锈现象即可，磷化膜与漆膜配合后的耐蚀性及机械物理性能才是最为重要的质量控制指标［6］。
　　带缝隙的钢铁件磷化后不宜自然晾干，可用热风吹干或晒干，也可用风扇吹干。待工件表面无肉眼可见水分后才送入烘炉烘干，对夹缝处的水分用压缩空气补充吹干效果更好。
　　对必须使用铆接工艺的工件，可考虑先将零部件分开磷化后再进行铆接，但应注意磷化膜不能沾上油污。
3.2　电泳底漆
3.2.1　阴极电泳底漆
　　阴极电泳漆的泳透力非常强，可在焊缝、夹缝的内部形成完整的漆膜，该工艺在汽车工业上已得到广泛的应用［7］，并且已应用在空调机室外机上，可以作为粉末喷涂的底层，使涂层系统的耐蚀性得到很大的提高，能有效地防止缝隙腐蚀的产生［8］。
3.2.2　阳极电泳底漆
　　由于阴极电泳漆对水质的要求非常严格，生产成本较高，应用受到一定的限制。阳极电泳底漆的泳透力及耐蚀性虽然比阴极电泳底漆差些，但与其它的涂装工艺相比，其对夹缝的保护作用仍然是非常明显的。例如自行车全链罩使用阳极电泳底漆(F11-54酚醛电泳烘干底漆)进行整体涂装，也具有良好的耐蚀性，能经受日晒雨淋的考验。
3.3　填缝处理
　　较宽的缝隙虽不具备形成缝隙腐蚀的条件，但当缝隙内的漆膜较薄或不完整时，在中性介质中易形成大阴极小阳极(缝隙的内部)的腐蚀电池而加速夹缝内部的腐蚀。使用不腐蚀钢铁件的填缝剂(堵缝剂)将缝隙密封，能有效地解决这一问题。
3.3.1　用PVC填缝剂密封
　　虽然阴极电泳漆的泳透力能使焊缝、夹缝内泳上底漆，但漆膜很薄，在汽车涂装中，普遍采用弹性及附着力好的PVC胶涂在焊缝处及夹缝的口部将其密封，可大大提高其耐蚀性［7］。
3.3.2　用原子灰密封
　　为方便漆前处理及避免产生缝隙腐蚀，一般将夹缝做得宽些，经磷化上底漆后用不饱和聚酯原子灰将缝隙密封，能提高工件的耐蚀性及装饰性。
3.4　仓库储存防锈管理
　　在雨天或空气潮湿时，涂装的钢铁件即使存放在室内，在接缝及装配连接处，由于毛细凝聚作用，缝隙被水分包围而加快该处的锈蚀过程［1］，因此必须重视产品的储存防锈管理工作。
　　金属在大气中发生腐蚀的必要条件是空气潮湿及氧气的存在［9］。因此，为防止库房内钢铁件锈蚀，首先应使室内的空气保持干燥、清洁，同时要避免室内温度骤降，相对湿度急剧增加，甚至产生凝露，从而促进腐蚀。一般应控制室内的相对湿度不超过50%，这样即使气温急降或空气中有污染物时，室内的相对湿度也不会高于钢铁件的临界相对湿度(70%)，则钢铁件不易发生锈蚀，这也是避免带缝隙钢铁件涂装或电镀后产生缝隙腐蚀的最有效措施之一。例如银行使用的保管箱外箱体，由纵横布置的优质钢板分隔焊接而成，存在较多的夹缝、焊点，使用上述的工艺进行涂装处理，装配后在仓库内干燥储存，安装在银行保管箱库内则实行恒温恒湿管理，防锈效果理想。
4　带缝隙钢铁件的电镀
　　文献［10］指出，缝隙组合件电镀的工艺措施主要是堵塞和疏通，即设法不让溶液进入缝隙，以及尽量扩大和疏通无法堵塞的狭缝，便于清洗，减少电镀槽液的交叉污染，提高电镀质量，以而提高零件的耐蚀性。
4.1　镀前处理
　　①对于带有防锈油、氧化皮及重锈的零部件，在进行铆接或焊接组装前应先分开进行除油除锈，缝隙处的油污、铁锈及氧化皮［11］。
　　②整体处理前先在热水中浸泡1～2 min，使缝隙内充满水分，以减少酸、碱及镀液等的渗入。
　　③使用高效酸性除油剂(如BH-6)进行除油除锈“二合一”处理，减少清洗的工作量。
　　④电解除油工序必不可少，若能使用超声波辅助除油及清洗，则效果更好。
　　⑤加强工序间的清洗工作，使用热水、冷水交替清洗，对缝隙部位要用加压水补充冲洗，清洗水要勤换，保持清洁。
4.2　镀后处理
　　①镀后的工件先在热水中浸泡5～10 min，然后用压缩空气吹干缝隙，再清洗、吹干，反复进行多次，最后加热干燥。如有可能，尽量使用热风离心干燥机进行干燥。
　　②与涂装的产品一样，必须重视电镀产品的仓库储存防锈管理工作。
5　结束语
　　对带缝隙的钢铁件进行电镀与涂装，只要采取适当的处理措施，如采用合理的防腐蚀设计及正确的焊接施工工艺，加强漆前及镀前镀后处理，配套阴极电泳底漆，使用填缝剂密封缝隙，以及做好仓库储存的防锈管理工作，则可避免缝隙腐蚀的产生。■
作者单位：余焕权(台山平安五金制品有限公司　技术部，广东　台山　529261)
参考文献：
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