不銹鋼具有優良的化學穩定性和良好的耐腐蝕性能。因此，在電子工業、傢用廚具、裝璜和小五金行中廣泛應用。但是，在特殊應用場合下，為賦予不銹鋼表面某些特殊的理化性質，如導電、耐磨、外在美觀、便於焊接之用等，還要求對不銹鋼表面進行電鍍，如鍍鎳、銅、銀、金等。眾所周知，不銹鋼表面呈高度鈍化狀態，即化學惰性，這層鈍化膜使得不銹鋼具有較好的抗蝕性，但也是不銹鋼電鍍的最大障礙，如不徹底去除，便得不到與基體結合牢固的良好鍍層。因此，不銹鋼零件電鍍關鍵在鍍前處理上，有效去除自然鈍化膜並防止其再生成，是保證基體與鍍層良好結合的前提。下面將針對不銹鋼電鍍前處理工藝進行介紹，並指出相應的註意事項。
一、不銹鋼電鍍前處理概述
不銹鋼的電鍍工藝流程主要由去油、浸漬、活化、預鍍和電鍍等工序組成，其中，去油、浸漬、活化、預鍍屬於前處理過程。由於鍍件在制造、加工搬運、保存期間會有油酯、氧化物銹皮、氫氧化物、灰塵等污物附著於鍍件表面上，這些物質會影響鍍層的結合力與保護性。因此，在進行電鍍之前，必須將這些物質除去，露出新鮮的鍍件基體，以獲得後續良好的電鍍鍍層性能。因而前處理對整個電鍍過程起著決定性作用，它是電鍍前表面處理不可缺少的工序，是保證電鍍鍍層質量的重要環節。
獲得優質電鍍層的首要條件是切實保證鍍前處理的質量，而制品鍍前處理的關鍵又決定於鍍前處理的方法是否適當，鍍前處理的工序安排是否合理，各工序的工藝規范和維護是否正確。由於金屬材料制品表面狀態形狀尺寸，以及各種產品對電鍍加工要求不同，應結合實際制定不同工藝流程與要求，可以參照下續工藝流程。
二、不銹鋼電鍍前處理工藝及註意事項
1）除油
鍍件表面油污嚴重時，應使用有機溶劑如汽油等清洗。油污較少時可以采用化學除油、電化學除油等。
（a）化學除油：氫氧化鈉60～80g/L，磷酸鈉20～40g/L，碳酸鈉20～40g/L，矽酸鈉3～10g/L。總堿度65～100g/L，溫度70～90℃，時間以油除凈為止。
（b）電化學除油：氫氧化鈉30～50g/L，磷酸鈉20～30g/L，碳酸鈉20～30g/L，水玻璃3～5g/L。總堿度40～60g/L，溫度60～80℃，電流密度3～10A/dm2，時間：陰極3～5min，陽極1～5min，電極材料用鋼板或鍍鎳鋼板。
大規格不銹鋼產品，如復合板、大型壓力容器等，無法放入除油槽中除油，可以用抹佈或拖佈蘸常溫除油劑、洗衣粉等的水溶液擦拭除油。批量大、尺寸小而重量輕的零件，用滾筒除油更好。將這些零件放入滾筒內加上適當的磨料和除油劑進行除油，效果好，成本低，操作方便，但不適用於易變形的薄片零件。
除油幹凈的標準為：除油後水洗，水膜連續30秒不裂開。
2）浸漬
浸漬酸洗的主要目的是除去不銹鋼經高溫作業（如熱處理、焊接、鍛造、鑄造等）產生的氧化膜，露出不銹鋼原始表面。不銹鋼零件形狀、規格不同，有時需要采用的酸洗方法也不同，如浸洗、擦洗、酸洗膏酸洗等。
實際中應根據不銹鋼的材質選用酸洗液。如，奧氏體不銹鋼采用侵蝕性較強的溶液酸洗效果較好，而馬氏體不銹鋼采用侵蝕性較弱的溶液酸洗效果較好。不銹鋼零件形狀、規格不同，有時需要采用的酸洗方法也不同。表1、2分別列舉是奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼酸洗液配方工藝。
表1 奧氏體不銹鋼酸洗液配方工藝
| 配方號 | 硫酸/g﹒L-1 | 硫酸鐵/g﹒L-1 | 硝酸/g﹒L-1 | 硝酸鈉/g﹒L-1 | 氫氟酸/g﹒L-1 | 鹽酸 | 氯化鈉/g﹒L-1 | 磺化煤/g﹒L-1 | 水 | 溫度/℃ | 時間/min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 150～180 | – | – | 40～50 | – | – | 10～20 | – | 餘量 | 60～80 | 5～8 |
| 2 | 80～100 | – | 70～80 | – | 40～50 | – | – | 1.0～1.5 | 餘量 | 40～60 | 15～30 |
| 3 | – | 300～330 | – | – | 130～140 | – | – | 餘量 | 65～70 | 20～30 | |
| 4 | 5% | – | 5% | – | – | 25% | – | – | 餘量 | 30～40 | 10～15 |
表2 馬氏體不銹鋼酸洗配方工藝
| 配方號 | 硝酸/g﹒L-1 | 氫氟酸/g﹒L-1 | 磷酸/g﹒L-1 | 水 | 溫度/℃ | 時間/min |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 20% | 8%～10% | – | 餘量 | 室溫 | 3～10 |
| 2 | 140～150 | – | 110～120 | 餘量 | 室溫 | 5～10 |
較大規格不銹鋼工件，如復合板、大型壓力容器等，無法放入酸洗槽中酸洗，可以用耐酸佈蘸表1、2溶液，反復多次擦拭進行酸洗。其焊縫及熱影響區，可以塗上溶液，用水砂紙擦洗。焊縫中夾雜的焊劑和焊渣可用鋼針等工具挑去。
對於復合板、壓力容器等大規格工件，也可以塗上酸洗膏進行酸洗。常用配方如下：（a）硝酸10%～15%（體積分數，下同），氫氟酸15%～20%，水60%～70%。（b）硝酸5%（體積分數，下同），硫酸10%，鹽酸40%，水45%。兩種溶液中分別加入陶土，調成糊膏狀即可。
經過除油與浸蝕後，鍍件上所附有的殘留溶液和殘鹽，必須徹底沖洗或結合中和除膜等措施不斷反復地對金屬表面進行清洗，降低表面張力，減少拖帶損失，以便把施工中電鍍故障消除在鍍前處理之中。
如果是抗拉強度大於100MPa的不銹鋼，酸洗後應在空氣循環爐內於180～200℃進行除氫處理2～3h，防止氫脆。
3）除掛灰
浸漬處理後可能還不能徹底除盡氧化膜，表面還可能附著一層灰色膜（浮灰），光澤不佳，需要在含有強氧化劑的溶液中除去，或在堿液中電解，以除掉這層表面灰色膜，最終達到近似鏡面光亮的目的。除去掛灰的方法有如下兩種：（a）電化學除掛灰。即用電化學除油槽，進行陽極處理。陽極電流密度3～5A/dm2，時間5～10min。（b）氣/水槍沖洗掛灰。即用壓力為2～5kg/cm2的壓縮空氣和自來水混合的高速水流沖洗工件。
4）活化
活化是為瞭使經浸蝕後的不銹鋼零件表面進一步凈化，使其裸露出新鮮的基體表面，或閃鍍上一層很薄的金屬（如銅或鎳），以防止新鮮表面重新鈍化，從而有效地保證獲得結合力好的金屬鍍層。其主要方法有陰極活化、浸漬活化、活化與預鍍同槽處理法、活化與預鍍分槽處理法、鍍鋅活化等方法。這些活化處理各有優缺點，可根據材質、使用環境、結合力的要求適當地選擇使用。下面僅介紹常用的陰極活化、浸漬活化和鍍鋅活化。
（a）陰極活化
陰極活化處理是由於陰極表面析出氫氣後，強烈的還原作用活化瞭氧化膜防止瞭氧化膜的形成，從而保持新鮮的不銹鋼表面。表3是常見的陰極活化液配方。
表3 陰極活化液配方
| 配方號 | 1 | 2 | 3 | 4 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 工序1 | 工序2 | ||||
| 硫酸（1.84，mL/L） | 50～500 | – | – | 50～500 | – |
| 鹽酸（1.16，mL/L） | – | 50～500 | 100～300 | – | 150～200 |
| 溫度（℃） | 室溫 | 室溫 | 室溫 | 室溫 | 室溫 |
| 電流密度（A/dm2） | 0.5～5 | 2 | – | 0.5～3 | 1～2 |
| 時間（min） | 1～5 | 1～5 | 0.5～1 | 1～5 | 先陽極電解1min，後陰極電解2min |
從表中看出，電解液可采用鹽酸或硫酸。其中，鹽酸用得最多，是一種很好的活化液。在活化處理中，陰極（零件）上會產生大量的氫氣、氫氣泡的大小、密度等是由鹽酸（或硫酸）濃度、處理條件等所決定。在酸液中常常添加一些其它藥品。這些藥品成為不銹鋼的緩蝕劑，能很好地防止燒焦，並能有效地獲得細而高密度的氣泡。
新配的活化液是無色透明的。隨著處理量一多變得微帶黃色，這時得到的活化表面最好，以後逐漸變成深綠色，效果就不好。所用的水必須采用純水。若水質不好，則活化也不會好。另外，采用石墨電極做陽極，必須套上陽極袋。
活化液中若有金屬離子等雜質存在，鍍層的結合力就會顯著惡化。因此，要防止從導線上溶入銅離子和從電鍍設備上混入鐵和鎳。當鍍件上產生氫氣時，常常附著在零件表面上，若久久不脫離的話，附著的部分就會因燒焦而變色。去油不好、有污跡或表面粗糙都會使氣泡易於吸附。
活化處理後到進行電鍍這段時間非常重要。最好能立即電鍍。否則，在水中放置的時間也不能超過1min。
（b）浸漬活化
將不銹鋼在無機酸或有機酸中浸漬，使表面活化的方法叫浸漬活化。浸漬活化法是將工件浸漬在活化液中，通過化學反應除去不銹鋼表面的鈍化膜，但要考慮活化液對不銹鋼基體的過腐蝕。其中，無機酸用鹽酸、硫酸等；有機酸用草酸、醋酸等。采用該活化液獲得的鍍層光潔平整，硬度高，耐蝕性好，與基體的結合力優良。以上這些酸可單獨使用；也可混合使用，但醋酸不能單獨使用。此外，在特殊情況下，也可用硝酸。浸漬活化的工藝配方及其操作條件見下表4。表中配方編號2適用於自動線上的不銹鋼上直接鍍鉻，不宜用於鍍銅或鍍鎳。
表4 活化液配方
| 配方號 | 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|---|
| 硫酸（1.84，mL/L） | 200～500 | 10 | – |
| 鹽酸（1.16，mL/L） | – | 1 | 500 |
| 醋酸（g/L） | – | – | 10 |
| 溫度（℃） | 65～85 | 室溫 | 30 |
| 時間（min） | 析出氣體後再持續1min以上 | 0.5 | 5～10 |
（c）鍍鋅活化
鍍鋅活化處理是在不銹鋼上鍍一層很薄的金屬鋅，然後浸入還原性酸中，由於鋅與不銹鋼的電極電位不同，在介質中構成微電池使鋅層腐蝕溶解，而不銹鋼基體作為陰極，析出的氫氣對其表面的氧化膜起還原活化作用，從而提高覆蓋層的結合力。
先在不銹鋼上鍍一層薄鋅，在酸性溶液中退鋅。當鋅層被溶解時，所析出的氫對不銹鋼表面的氧化膜起還原活化作用。其工藝流程如下：除油→浸蝕→鍍鋅（1～2min，不得超過5min）→退鋅層（在500mL/L HCl或H2SO4中浸數秒→鍍鋅→退鋅層→鍍所需鍍層→除氫處理（200℃、1～2 h）。
5）預鍍
當不銹鋼制件經除油、浸蝕和活化預處理後沒有預鍍層存在時，有時制件需經過弱腐蝕後預鍍一層銅或鎳，以此作為中間層。
（a）預鍍銅
不銹鋼預鍍銅時，鍍液應采用高硫酸和高硫酸銅鍍液，並在表面活化的條件下帶電入槽，並用大電流沖擊鍍，然後移到其它鍍液中加厚。
（2）預鍍鎳
不銹鋼經弱浸蝕工序後轉入預鍍鎳工序，有時在預鍍槽液中先陽極活化，再沖擊鍍鎳；有時把不銹鋼制件先入鍍槽預浸一下，然後再采用閃鍍鎳。一般預鍍鎳采用高氯化鎳、低pH值的鍍液，詳見表5中的配方編號1～4，而配方編號5屬暗鎳鍍種，pH值為弱酸性。不銹鋼預鍍時，溶液中要求鐵離子不得超過10g/L，特別是先陽極活化後陰極預鍍的工藝中，需嚴加控制。否則，會對鍍層結合力有壞的影響。
表5 不銹鋼預鍍鎳的工藝配方
| 配方號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| 氯化鎳（g/L） | 140～200 | – | 200～250 | 200～250 | – |
| 氯化鈉（g/L） | – | – | – | – | 15～20 |
| 硫酸鎳（g/L） | – | 250～320 | – | – | 180～200 |
| 硫酸鈉（g/L） | – | – | – | – | 50～70 |
| 氯化鎂（g/L） | – | – | – | 20～25 | – |
| 硫酸鎂（g/L） | – | – | – | 30～50 | |
| 鹽酸（g/L） | 120～160 | 150～170 | 80～100 | 25～30 | – |
| 硼酸（g/L） | – | – | – | 20～30 | |
| 溫度（℃） | 20～25 | 20～40 | 20～30 | 室溫 | 室溫 |
| pH值 | – | – | – | – | 5.2～5.6 |
| t沖出（min） | 3～5 | 3～5 | 4～5 | 2～3 | – |
| t（min） | 2～4 | 3～5 | 3～5 | 1～2 | – |
| Jk（A/dm2） | 5～10 | 5～12 | 5～15 | 5～8 | 0.5～1 |
| 陰極移動（次/min） | 20～25 | – | – | 20～25 | – |
預鍍層的作用是改變基體表面狀態，作為基體和鍍層之間過渡層，故不宜太厚，過厚反而使結合力不好。根據經驗，待制件表面呈黑灰色即可。在預鍍時要調整好電流密度、溫度和時間這三個因素之間的關系。通常，溫度取下限時，則電流密度也取下限，而時間則取上限。電流密度過大易引起尖角燒焦和出現粗糙現象。反之溫度取上限，則電流宜大些，時間宜短些。
三、結語
隨著電鍍行業生產不斷發展，不銹鋼電鍍產品應用領域也越來越廣泛，對電鍍試樣表面要求也越要越高，而鍍前預處理則是獲得良好電鍍產品的關鍵前提。提高和改進鍍前處理工藝和管理，是當前電鍍行業改革中具有戰略意義的工作。隻有不斷提高鍍前處理工藝和科學管理質量，使那些本來可以在鍍前處理中排除的故障不至帶到電鍍過程中，而造成大量廢品。
