電鍍工藝起泡失效分析與改善建議

電鍍技術通過電解原理，在金屬或其他材料表面鍍上一層金屬或合金，以提高其性能，如防止氧化、增強耐磨性和導電性等。該技術廣泛應用于汽車、珠寶、航天航空等行業。本文將通過EDS觀察、FTIR分析等方法，探討電鍍工藝的相關案例、原因及機理，并提出改善建議。

背景

某車用塑料電鍍門把手，記為NG車把手，材質是：T45PC ABS 發現表面有起泡現象，現分析其失效原因。

測試分析

1 外觀檢查

對NG車把手外觀進行檢查，如圖1所示，發現把手的正面和背面都有起泡，正面相對于背面，起泡數量較為稀疏，泡的尺寸較大。

圖1 NG車把手外觀圖片

用取樣針刺入NG車把手背面起泡位置，發現有液體從起泡位置流出，如圖2和3所示。

圖2 NG車把手體式顯微鏡圖片

圖3 NG車把手金相顯微鏡圖片

取NG車把手正面起泡位置，把鍍層打開，發現鍍層的表面及基體表面均有液體，鍍層表面有顆粒狀物質存在，如圖4所示：

圖4 NG車把手起泡位置打開鍍層后的體式顯微鏡圖片

2 切片分析

選取NG車把手正面起泡位置，用環氧樹脂進行鑲樣，然后制作切片，從金相顯微鏡圖片上得知，從顏色可以區分鎳底層、銅層、鎳層（由于鉻層太薄，不容易觀察出），起泡區間位于鎳底層與基材之間。

圖5 NG車把手切片金相顯微鏡圖片

圖6 NG車把手切片SEM典型圖片

打開鍍層對塑膠及鍍層表面形貌進行觀察，無論在塑膠面還是鍍層面，均在鼓泡的中心發現有顆粒物質存在。

圖7 NG車把手打開鍍層后的SEM圖片

3 EDS分析

利用X射線能譜圖，對起泡位置鍍層進行分析，鍍層依次為鎳層、銅層、鎳層，由于鉻層較薄，不容易觀察到；基材與鎳底層發生脫離，發生起泡。

圖8 NG車把手切片起泡位置EDS能譜圖

表1 NG車把手切片起泡位置EDS能譜圖結果

對電鍍層面和塑膠面起泡位置的元素進行分析，得知顆粒的元素主要是S、Ni、O，結合電鍍工藝，可知顆粒的主要成分為NiSO4 。起泡區域內Cl和Ni 含量較多，起泡外區域無明顯的Cl，表明起泡區含有較多的NiCl2。

圖9 NG車把手鍍層起泡中心顆粒的EDS能譜圖

表2 NG車把手基體面起泡中心顆粒的EDS能譜圖結果

4 FTIR分析

利用顯微紅外光譜儀對起泡位置的液體進行成分分析，得知液體主要成分為氨水，其中3354.41cm-1吸收峰歸屬為水中O-H的伸縮振動吸收峰；1630.17cm-1吸收峰歸屬為O-H彎曲振動。

圖10 NG車把手起泡中的液體FTIR譜圖

結論與建議

結論：

（1）起泡位置含有氨水、氯化鎳和少量的硫酸鎳顆粒；

（2）NG電鍍門把手起泡的位置位于鎳底層與基材之間，起泡的原因是把手殘留有氨水，同時在進行化學鎳時硫酸鎳和氯化鎳顆粒未完全溶解，被裹進電鍍層，影響了樹脂與鍍層之間的結合力，在外部環境下，導致起泡。

建議：

（1）改善電鍍的清洗工藝；

（2）在配制硫酸鎳和氯化鎳溶液時要溶解完全；防止硫酸鎳和氯化鎳顆粒裹進電鍍層。

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