不銹鋼毛細(xì)管光亮鍍錫

裴城關(guān)*，付明，李保建

（中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽　471009）

【經(jīng)驗交流】

不銹鋼毛細(xì)管光亮鍍錫

裴城關(guān)*，付明，李保建

（中國空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽471009）

介紹了酸性光亮鍍錫的配方和工藝，總結(jié)了1Cr18Ni9Ti不銹鋼毛細(xì)管表面光亮鍍錫的難點。結(jié)合生產(chǎn)實踐對毛細(xì)管鍍錫過程中一般故障的產(chǎn)生進(jìn)行原因分析，并給出相應(yīng)的解決措施。介紹了鍍液凈化和不合格鍍層退除的方法。探討了毛細(xì)管光亮鍍錫目前存在的問題，指出了注意事項。

不銹鋼毛細(xì)管；光亮鍍錫；酸性體系；故障排除；鍍液凈化；退鍍

First-author’s address: China Airborne Missile Academy， Luoyang 471009， China

某產(chǎn)品零件毛細(xì)管采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼表面繞制T2銅線彈簧加工而成，為提高該零件的抗腐蝕和焊接性能，需在其表面鍍8 ～ 12 μm厚的光亮錫。要求表面處理后零件不變形，鍍層不變色、起皮，并且焊接性能好。

然而，由于該零件的特殊性，上述質(zhì)量要求對表面處理加工來說有一定的難度。首先，從1Cr18Ni9Ti不銹鋼材料來說，由于材料本身含有Cr、Ni、Ti等元素，化學(xué)穩(wěn)定性較高，表面氧化生成的氧化物難以去除，容易出現(xiàn)鍍層起皮、結(jié)合力不好的質(zhì)量問題；其次，其表面還纏繞了T2銅線彈簧，前處理難度很大；再則，該零件長而細(xì)，直徑只有0.15 mm，如果不銹鋼管子內(nèi)進(jìn)了電鍍?nèi)芤?，清洗起來非常困難，殘留的溶液在后續(xù)存放與使用過程中會腐蝕零件、影響其性能，同時在加工中還有變形的可能。

針對該零件的特點，進(jìn)行了一系列的工藝試驗和改進(jìn)，成功地應(yīng)用于生產(chǎn)。

1　酸性光亮鍍錫工藝及配方

采用自行研制的光亮鍍錫工藝，其特點是電流效率高，沉積速率快，外觀光亮，焊接性能和防腐性能良好。

1.1工藝流程

有機(jī)溶劑清洗→干燥→零件兩端封孔→化學(xué)除油→清洗→干燥→裝掛→短時間電解去油→酸活化→預(yù)鍍鎳→清洗→光亮鍍錫→清洗→浸熱水（90 ～ 100 °C）→下掛具→烘干→檢驗。

1.2鍍錫液配方和工藝

SnSO4（分析純） 70 g/L

H2SO4（分析純） 160 g/L

穩(wěn)定劑 18 mL/L

光亮劑 20 mL/L

溫度 10 ～ 35 °C

電流密度 1 ～ 3 A/dm2

陰極移動速率 20 ～ 30次/min

因SnSO4不易溶于水，而易溶于稀硫酸，并且整個溶解過程屬于吸熱反應(yīng)，所以先取1/2體積的去離子水，將所需量的硫酸緩慢加入水中，此時溶液溫度迅速上升。隨后再邊攪拌邊加入 SnSO4，注意溶液溫度應(yīng)控制在60 °C以下。待SnSO4全部溶解后，冷卻至室溫，并加入稀釋至5倍左右體積的光亮劑與穩(wěn)定劑，攪拌均勻。最后添加水至所需體積，將溶液小電流電解2 ～ 4 h，經(jīng)化驗調(diào)配后可試鍍用于批產(chǎn)。

2　不銹鋼毛細(xì)管光亮鍍錫工藝的難點

2.1鍍層結(jié)合力差、易起皮

由于1Cr18Ni9Ti不銹鋼材質(zhì)中鉻和鎳的含量較高，通常表面會產(chǎn)生一層薄而致密的氧化膜［1］。若采用常規(guī)的鍍前處理方法，因不易除凈氧化膜而不能得到結(jié)合力良好的鍍層。根據(jù)經(jīng)驗，結(jié)合1Cr18Ni9Ti不銹鋼的特點，在活化配方上進(jìn)行解決，短時間陽極電解后再采用硫酸腐蝕進(jìn)行活化，然后不經(jīng)清洗，立即在硫酸鎳-硫酸預(yù)鍍液中預(yù)鍍，改善零件表面狀態(tài)，解決結(jié)合力問題。

2.2細(xì)孔難清洗

由于1Cr18Ni9Ti不銹鋼內(nèi)管非常細(xì)，在電鍍過程中，各種溶液進(jìn)入不銹鋼內(nèi)管，不容易清洗干凈，導(dǎo)致在后續(xù)處理過程中溶液相互污染，并且積存的電解液會在零件加工后的存放過程中加速不銹鋼管子的腐蝕。

解決辦法是：在機(jī)械加工制作零件時，不銹鋼管子的長度比實際零件長100 mm，在電鍍前先采用汽油等高揮發(fā)性溶劑對管的內(nèi)外壁進(jìn)行清洗去油，徹底烘干后對不銹鋼兩端進(jìn)行封孔處理，即用機(jī)械加工的方法對管子頭進(jìn)行擠壓處理（見圖1）。電鍍完后再根據(jù)零件實際尺寸去除兩端多余的部分，保證加工質(zhì)量。

2.3零件易變形

該零件屬于典型的細(xì)長零件，在表面處理加工過程中容易變形。解決辦法是設(shè)計制作專用掛具進(jìn)行裝掛，用導(dǎo)電性良好的夾子夾住毛細(xì)管兩端多余部位，用粗銅絲穿過夾子而與電極相連接（見圖2）。整個加工過程中零件一直處于不受力的平直狀態(tài)，解決了零件在加工過程中的變形問題。

圖1　對毛細(xì)管的封孔處理Figure 1　Hole-sealing of capillary編者注：圖1和圖2原為彩色，請見C1頁。

圖2　毛細(xì)管的裝掛Figure 2　Hanging of capillary

2.4預(yù)鍍鎳工藝

不銹鋼的材質(zhì)不同，前處理溶液的配方和加工方法也不同。對于1Cr18Ni9Ti不銹鋼，試驗并應(yīng)用于生產(chǎn)的工藝是：硫酸鎳280 ～ 320 g/L，硫酸180 ～ 220 mL/L，室溫，陰極電流密度3 A/dm2。操作時，先把經(jīng)硫酸活化好的零件放入鍍槽中，在不通電的情況下浸泡4 min；然后采用比正常電流大3倍的電流沖擊電鍍1 min，再恢復(fù)至工藝范圍電鍍5 min。預(yù)鍍好的零件經(jīng)徹底清洗后，帶電進(jìn)入光亮鍍錫槽進(jìn)行電鍍。

3　光亮鍍錫溶液的凈化處理方法

在生產(chǎn)過程中，光亮鍍錫溶液是比較穩(wěn)定的，操作比較方便，成分也相對簡單，能在長時間的電鍍過程中保持其電鍍性能。但隨電鍍時間延長，光亮劑中有機(jī)雜質(zhì)積累和溶液中二價錫發(fā)生水解，槽液會出現(xiàn)不同程度的渾濁，影響鍍層光亮度，因此必須定期采用活性炭對溶液進(jìn)行過濾。通常加入0.5 ～ 1.0 g/L的活性炭，攪拌、靜置后過濾，根據(jù)化驗結(jié)果調(diào)配成分，再輔以小電流電解即可。處理好的鍍液仍保持澄清透明，鍍層光澤度高。

4　不合格鍍層的退除方法

采用氫氧化鈉與亞硝酸鈉聯(lián)合退除，效果比較理想，其配方和工藝為：氫氧化鈉600 ～ 700 g/L，亞硝酸鈉150 ～ 250 g/L，溫度130 ～ 135 °C，退凈為止。

采用該法退除不合格鍍層時，必須仔細(xì)觀察零件表面的變化，防止零件基體被腐蝕［2］。具體做法是觀察退鍍?nèi)芤旱姆磻?yīng)情況。初始時零件表面冒出大量灰色氣泡，反應(yīng)劇烈；隨后氣泡漸變小，反應(yīng)減弱，零件表面逐漸變成灰黑色；待銅線露出均勻的金屬顏色時，即退鍍完成。

5　一般故障的產(chǎn)生及解決對策

5.1 鍍層起皮、起泡

前處理不良，應(yīng)加強(qiáng)前處理除油與活化工序的操作［3］。

5.2 鍍層不光亮

光亮劑少或失效，應(yīng)根據(jù)小槽試驗處理鍍液或更換光亮劑。

5.3 鍍層發(fā)脆，液面產(chǎn)生大量泡沫，陰極區(qū)及液面形成油狀層，零件局部鍍層發(fā)脆脫落

光亮劑多，未完全溶解，陽極鈍化、不導(dǎo)電。可采用活性炭吸附后過濾槽液，根據(jù)小槽試驗情況調(diào)整槽液，試鍍合格后用于生產(chǎn)。

5.4 鍍層粗糙、毛刺，陽極呈不規(guī)則溶解，產(chǎn)生大量黑色掛灰并脫落

硫酸濃度過高，或硫酸亞錫濃度高，電流密度大所致。應(yīng)對槽液進(jìn)行化驗，根據(jù)結(jié)果調(diào)整到合格狀態(tài)。若硫酸或硫酸亞錫濃度過高，應(yīng)用純凈水進(jìn)行稀釋，然后根據(jù)赫爾槽試驗結(jié)果調(diào)整光亮劑到工藝范圍，試鍍合格后應(yīng)用于生產(chǎn)。

5.5 鍍液渾濁

硫酸濃度低及光亮劑分解產(chǎn)物聚集過多所致，需按第3節(jié)所述方法對溶液進(jìn)行凈化處理。

5.6 鍍層產(chǎn)生大量堆錫

陰陽極面積比不對，陽極面積過大，一般陰、陽極面積比應(yīng)為（1 ～ 2）∶1。

5.7 溶液升溫快，陰極上產(chǎn)生黑色片狀沉淀，陰極效率低，沉積速率慢，鍍層發(fā)暗

光亮劑太多或陰極電流密度過大。通常用活性炭吸附后過濾槽液，再根據(jù)赫爾槽試驗結(jié)果調(diào)整光亮劑到工藝范圍，試鍍合格后用于生產(chǎn)。在加工過程中，要準(zhǔn)確計算零件面積，確保電流密度在最佳范圍內(nèi)。

6　存在的問題及注意事項

由于配制的光亮劑中含有非離子型表面活性劑，在電鍍過程中吸附夾雜在鍍層中，對毛細(xì)管的焊接性能產(chǎn)生一定的影響，焊完后有可能出現(xiàn)焊錫的不平滑痕跡，比堿性鍍錫或錫鉛合金的焊接質(zhì)量稍差。

另外，添加劑加入前必須先用40 °C左右的熱去離子水溶解，光亮劑與穩(wěn)定劑的添加每次不宜過多，應(yīng)根據(jù)消耗情況少加、勤加；每天鍍完后要將陽極板取出，用刷子洗干凈后，最好套入尼龍袋內(nèi)；溶液需定期清理。

［1］ 《表面處理工藝手冊》編審委員會.表面處理工藝手冊［M］.上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1991.

［2］ 張允誠， 胡如南， 向榮.電鍍手冊［M］.4版.北京: 國防工業(yè)出版社， 2011.

［3］ 胡傳炘.表面處理技術(shù)手冊［M］.修訂版.北京: 北京工業(yè)大學(xué)出版社， 2009..

［ 編輯：周新莉 ］

Bright tin plating on stainless steel capillary

// PEI Cheng-guan*， FU Ming， LI Bao-jian

The bath composition and process conditions of bright acid tin plating were introduced.The difficulties of bright tin plating of 1Cr18Ni9Ti stainless steel capillary were summarized.The causes of general faults produced during tin plating of capillary was analyzed based on practical production， and the corresponding solutions were presented.The purification of plating bath and the stripping of unqualified coatings were described.The existing problems of bright tin plating on capillary surface were discussed.Some points for attention were pointed out.

stainless steel capillary； bright tin plating； acidic bath； troubleshooting； bath purification； stripping

TQ153.13

B

1004 - 227X （2015） 09 - 0502 - 03

2014-11-09

2015-02-07

裴城關(guān)（1983-），男，河南洛陽人，本科，工程師，主要從事金屬表面處理和電鍍廢水處理方面的研究工作。

作者聯(lián)系方式：（E-mail） peak014@163.com。