金属件镀覆和化学处理.docx

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金属件镀覆和化学处理

上海思源高压开关有限公司发布

2008-05-30实施

2008-05-25发布

金属件镀覆和化学处理

Q/SJ2501-B

代替QJ/SR2501-A

Q/S

上海思源高压开关有限公司企业标准

ICS

备案号：

前言

本标准参考以下标准制定：

GB/T3138—1995金属镀覆和化学处理与有关过程术语

GB/T5270—2005金属基体上的金属覆盖层电沉积层和化学沉积层附着强度试验方法

GB/T9799—1997金属覆盖层钢铁上的锌电镀层

GB/T9800—1988电镀锌和电镀镉层的铬酸盐转化膜

GB/T11022—1999高压开关设备和控制设备标准的共同技术要求

GB/T11379—1989金属覆盖层工程用铬电镀层

GB/T12332—1990金属覆盖层工程用镍电镀层

GB/T12333—1990金属覆盖层工程用铜电镀层

GB/T12599—2002金属覆盖层锡电镀层技术规范和试验方法

GB/T12611—1990金属零（部）件镀覆前质量控制技术要求

GB/T13911—1992金属镀覆和化学处理表示方法

GB/T13912—2002金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法

GB/T14093.4—1993机械产品环境技术要求工业腐蚀环境用

Q/SJ5002—B电镀层厚度检验方法

在参考上述国家标准要求的基础上还参照了原机械工业部电工产品电镀层和化学覆盖层标准，并借鉴国内外同行业企业电镀结构设计工艺性等资料。

这些内容有：

——企业标准对于图样和技术文件的金属镀覆和化学处理表示方法，其表示顺序仍按GB/T13911要求进行，而镀层和化学处理表示符号，考虑公司产品零（部）件表面处理要求功能类型越来越多，时有英语缩写与化学符号和汉字混用表示标注，特别是外协件加工，表面处理表示符号需国标符号和分级号配合查对使用，不便于供需双方直观理解和应用，现改用汉字，统一表示称谓，同时对部分称谓和表示进行了简化和省略；

——企业标准对于镀银厚度值，由于没有行业统一标准要求，仅为推荐厚度值；

——对电镀和化学处理件的结构设计、工艺性要求等内容，是根据高压电器零部件结构特点和多年的工艺实践总结提出，它是影响零部件镀覆质量和产品装配的重要因素，供参考。

本标准与QJ/SR2501－A相比，基本内容没有变化，名称改为《金属件镀覆和化学处理》。

本标准由上海思源高压开关有限公司技术管理单位提出并归口。

本标准由上海思源高压开关有限公司工艺室起草。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

——QJ/SR2501-A。

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批准

金属件镀覆和化学处理

1范围

本标准规定了金属镀覆和化学处理的基本规定、镀覆层特性及应用、镀覆对零部件的设计要求、图样标注和镀覆层的检验。

本标准适用于高压电器产品钢铁制件、铜及铜合金制件、铝及铝合金制件的镀覆和化学处理及结构设计。

2规范性引用文件

GB/T3138金属镀覆和化学处理与有关过程术语

GB/T5270金属基体上的金属覆盖层电沉积层和化学沉积层附着强度试验方法

GB/T13911金属镀覆和化学处理表示方法

GB/T13912金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法

GB/T14093.4机械产品环境技术要求工业腐蚀环境用

Q/SJ5002电镀层厚度检验方法

3术语和定义

3.1电镀GB/T3138

利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。

3.2化学镀（自催化镀）GB/T3138

在经活化处理的基体表面上，镀液中金属离子被催化还原成金属镀层的过程。

3.3阳极氧化GB/T3138

金属制件作为阳极在一定的电解液中进行电解，使其表面形成一层具有某种功能（如防护性，装饰性或其他功能）的氧化膜的过程。

3.4钢铁发蓝（钢铁化学氧化）GB/T3138

将钢铁制件在空气中加热和浸入氧化性溶液中，使其表面形成通常为蓝（黑）色氧化膜的过程。

3.5磷化GB/T3138

在钢铁制件表面上形成一层难溶的磷酸盐保护膜的处理过程。

3.6热镀锌GB/T13912

将经过前处理的钢或铸铁制件浸入熔融的锌浴中，在其表面形成锌和（或）锌-铁合金镀层的工艺过程和方法。

3.7除氢GB/T3138

金属制件在一定温度下加热或采用其他处理方法以驱除金属内部吸收氢的过程。

3.8化学钝化GB/T3138

用含有氧化剂的溶液处理金属制件，使其表面形成很薄的钝态保护膜的过程。

3.9化学氧化GB/T3138

通过化学处理使金属表面形成氧化膜的过程。

3.10阳极氧化GB/T3138

金属制件作为阳极在一定的电解液中进行电解，使其表面形成一层具有某种功能（如防护性，装饰性

或其它功能）的氧化膜的过程。

3.11主要表面GB/T3138

制件上电镀前后的规定表面，该表面上的镀层对于制件的外观和（或）使用性能是极为重要的。

3.12最小厚度

在主要表面上任何一处，镀层厚度（对抛光的镀层为抛光后的实际厚度）须达到的最小值称最小厚度。

3.13库仑计（电量计）GB/T3138

根据电解过程中电极上析出物的质量或体积（对于气体）来计量通过电量的仪器。

3.14孔隙率GB/T3138

单位面积上针孔的个数。

4镀覆和化学处理的基本规定

4.1根据镀覆的使用目的，镀覆和化学处理分类见表1。

表1镀覆和化学处理分类

镀覆的使用目的

镀覆和化学处理

保护金属零部件表面，防止腐蚀

钢铁件热镀锌和铝件阳极氧化等

装饰零部件外表，使之美观

钢铁件镀（铜＋镍＋铬）抛光等

提高零部件工作性能

提高导电性能

铜、铝件镀银

提高表面硬度和耐磨性

铝件硬质阳极氧化

提高表面硬度、耐磨性和防腐性

钢铁件镀硬铬

4.2镀层使用环境条件分类

对于防护性镀层，从保护金属零件不受腐蚀的观点出发，镀层使用环境的类别、特征和适用范围见表2。

表2镀层使用环境的类别、特征和适用范围

类别

环境特征

适用范围

备注

Ⅰ类

大气中的工业气体、燃料废气、灰尘和盐份含量很少，而且气候比较干燥的地区。

腐蚀性轻微的工作环境（如：

干热带地区、户内及密封良好的设备内部）

防轻腐蚀性型

Ⅱ类

大气中含有少量的工业气体、燃料废气、灰尘和盐份及相对湿度中等的地区。

腐蚀中等的工作环境（如：

离沿海较远的一般城市和一般室内环境）

防中等腐蚀性型

Ⅲ类

大气中含有较多的工业气体，燃料废气、灰尘和盐份及相对湿度较大的地区。

腐蚀性比较严重的工作环境（如：

工业城市、沿海较近的地区、湿热带地区的户外，有大量燃料废气和二氧化硫的室内以及经常接触手汗的工作条件）

防强腐蚀性型

注：

高压电器产品的使用环境分为：

一般使用环境和特殊使用环境。

一般使用环境为Ⅱ类，特殊使用环境为第Ⅲ类。

4.3金属基体保护对镀覆和化学处理的选择

4.3.1暴露在大气中容易腐蚀的碳钢、低合金钢和铸铁制造的零件，应加镀覆层进行保护。

因工作条件限制，不能采用镀覆层进行保护时，应用长效防锈油（要求防锈时间达6年以上）进行油封处理。

4.3.2铜和铜合金制造的零件，根据不同的使用条件可采用光泽性酸洗、钝化、电镀等。

4.3.3铝和铝合金制造的零件，采用阳极氧化后封闭处理，不适于阳极氧化的小零件可采用化学氧化（钝化）。

4.3.4含铬18%以上的不锈钢，一般不需要再加保护层。

5镀覆层特性及应用

5.1镀覆层的种类、厚度公差、图样标注、特点和用途，见表3。

表3镀覆层的种类、厚度、图样标注、特点和用途

镀覆层

种类

外观

镀覆层厚度

μm

图样标注

特点和用途说明

热镀锌

银灰色

板件厚度≥6mm

85

3mm≤板件厚度＜6mm

70

螺纹件6mm≤直径＜20mm

45

热镀锌70μm

主要用于钢铁零件（包括铸件和轴类件），具有良好的防腐蚀性，适用于湿热带地区和一般地区户外产品的防护。

热镀锌厚度控制难度较大，配合要求高的部位允许镀后机加工，但无镀层处须涂防锈油保护。

考虑组合件材质厚度不一，图样标注厚度均按厚度70μm标注（除螺纹件外镀层超厚视为合格）。

镀锌

彩虹色

24

12

6

镀锌24μm

镀锌12μm

镀锌6μm

主要用于钢铁零件（包括紧固件和钢制弹性零件），有较好的防腐蚀性。

经彩色钝化处理，可明显的提高镀层保护性能。

本标准所指镀锌钝化，均为镀锌彩色钝化。

一般情况下，不宜选用白钝化或蓝白钝化，因这两种钝化防护性较彩色钝化差。

如特殊需要白钝化或蓝白钝化，应征求工艺人员的同意。

钢制弹性零件，镀锌前应除氢处理（氰化镀锌可在钝化前除氢）以防氢脆。

弹性零件、紧固件镀层厚度一般不超过12μm。

镀银

普通镀银为银白色，打磨后则呈淡青光泽的银白色

150

100

50

40

20

15

6

镀银150μm

镀银100μm

镀银50μm

镀银40μm

镀银20μm

镀银15μm

镀银6μm

用于导电件的接触面，可提高导电性，降低温升。

刚镀完后钎焊性良好，若贮存则会变差；化学性质稳定，耐蚀性好，但对硫化氢等硫化物的耐蚀性差。

受硫化物浸蚀变暗，且接触电阻增加，必须进行防变色处理。

镀铜

浅粉红色

24

12

6

镀铜24μm

镀铜12μm

镀铜6μm

铜层柔软，容易抛光，具有良好的导电、导热性，不作为保护镀层，常用作镀镍、锡、铬、银的底层，也用于钢铁件防渗碳层。

镀镍

银白带淡黄色调或光亮银白色

12

9

6

镀镍12μm

镀镍9μm

镀镍6μm

作为铜或铜合金的导电紧固件镀层，也作为镍+铬或铜+镍+铬多镀层的中间镀层。

表3（续）

镀覆层

种类

外观

镀覆层厚度

μm

图样标注

特点和用途说明

镀

铬

硬铬

银白带蓝色调

30

20

镀硬铬30μm

镀硬铬20μm

具有较高硬度和耐磨性，适用于黑色金属，多用于轴类件、要求耐磨零件的工作镀层，但防护能力较差，辅以油脂保护；要求精度高的轴类件需要镀到50μm，再磨削至图样要求尺寸（图样标50μm）。

镍

+铬

光亮银白带蓝色调

镍9

铬0.3

镀镍+铬（9+0.3）μm

抛光

用于铜及铜合金的复合镀层。

表面抛光，美观光亮，具有良好的防护能力。

铜

+镍

+铬

光亮银白带蓝色调

铜24或12

镍12

铬0.3

镀铜+镍+铬

（24+12+0.3）μm或

（12+12+0.3）μm抛光

用于黑色金属的复合镀层。

表面抛光、美观光亮，具有良好的防护能力，用于零件的装饰防护镀层。

铝

阳

极

氧

化

硬质阳极氧化

浅灰到

深灰色

50±20

30±15

15+10-5

硬质阳极氧化50μm

硬质阳极氧化30μm

硬质阳极氧化15μm

适用于铝及铝合金（如5A02、6A02、2A12、ZL201、ZL101、ZL114A），以提高耐蚀性和耐磨性。

硬质氧化膜还具有耐热性好、绝缘性好等特点。

普通阳极氧化

轻微浅灰，有膜感

5～15

普通阳极氧化

提高铝制件的耐蚀性，可直接作为铝及铝合金的防护层，也可作为油漆的良好底层。

镀锡

光泽或半光泽银白色

15

10

3

镀锡15μm

镀锡10μm

镀锡3μm

用于铜或铝导电件防护和钎焊，对铜和铜合金以及铝和铝合金具有良好的防护能力，尤其耐硫化物和有机酸，接触电阻稳定，但熔点低（232℃），用于导电零件固定接触面（工作温度：

-30℃～100℃）。

铝制件

酸洗

铝本色

酸洗

清除铝制件表面的油污及氧化皮。

铝制件

钝化

（铝化学

氧化）

彩虹色

钝化

铝制件钝化后在大气非潮湿环境中有一定的防护性，主要作为油漆的底层，以增强油漆的附着力和耐蚀性。

钢铁件

磷化

黑灰色（中温）

磷化

适用于黑色金属。

有一定的防护能力，在大气中耐蚀性优于氧化（发蓝），而劣于镀层；具有较高的绝缘性；常作为油漆底层，可提高油漆的附着力和防护能力。

磷化上油

钢铁件

氧化

（发蓝）

深蓝色

或深黑色

发蓝

在大气中耐蚀性较差，在油中有一定的保护作用。

膜层很薄，不影响零件的配合尺寸。

适用于在油中精度要求高的配合零件，也适用于短期或工序间防锈用。

表3（续）

镀覆层

种类

外观

镀覆层厚度

μm

图样标注

特点和用途说明

铜件

酸洗

铜本色

酸洗

用于铜及铜合金的表面处理。

经钝化后表面光洁，具有一定的抗蚀（变色）能力。

热喷锌

银灰色

100

热喷锌100μm或加涂料封闭

用于钢铁件，以防腐蚀为目的，在钢铁产品上喷涂锌及锌合金。

其涂锌层和基体的结合力不如热镀锌层。

热喷锌层厚度不得低于100μm，且需进行涂料封闭。

镀锌磷化涂层

各种涂层颜色

24（锌层）

镀锌24+磷化+涂层

用于钢铁件强防腐蚀性和高耐盐雾性的保护。

5.2电镀层厚度分布特性

5.2.1在电镀过程中，受零件几何形状和结构及工艺操作等诸多因素影响，同一零件表面厚度往往是不均匀的。

由于电镀会产生“边缘效应”特性，即零件中间部位和深凹处、盲孔部位镀层较薄，而零件边角和结构突出部位较厚，有些部位甚至超厚0.5～1倍。

同槽电镀零件镀层分布也是不均匀的。

这给镀层厚度测量带来一定难度。

因此，图样上标注的厚度值是指零件主要表面上的覆盖层最小厚度。

非主要表面上的镀层厚度，允许低于最小厚度，具体规定和检验方法见Q/SJ5002。

5.2.2带螺纹（主要指外螺纹）的组合结构件，选择镀层厚度时应考虑公差配合问题，原则规定选用腐蚀中等工作条件下的镀层厚度值。

6镀覆对零部件的设计要求

6.1电镀件设计时，应考虑的因素

a）被镀零件的工作环境或使用条件；

b）被镀零件的基材种类；

c）电镀层的性质和用途；

d）零件的结构、形状和尺寸配合公差；

e）镀层与其相接触的金属材料、性质；

f）零件要求使用期限或寿命；

g）从经济性或工作性能考虑，是否可以选择局部电镀解决（如局部镀银）。

6.2电镀件的结构设计工艺性要求

为保证电镀层质量和产品装配，除电镀工艺采取有关质量保护措施外，设计人员应考虑零件结构电镀工艺性要求，避免不良结构所带来的危害。

6.2.1要求公差配合的零件，必须考虑留有适当的电镀加工余量。

6.2.2较大零件应留有适当工艺孔。

6.2.3需要抛光的防护装饰镀件，其粗糙度Ra值不大于3.2μm。

6.2.4设计零件时，应考虑以下结构因素：

a）边缘处尽量要倒圆角，减少电镀边缘效应导致的镀层粗糙；

b）凹陷深度越小越佳，减少电镀气带产生或镀厚层不均匀，也便于清洗；

c）尽量减少盲孔，采用通孔，便于电镀和清洗；

d）复杂零件应留有镀液排放孔和排气孔，减少电镀气带产生；

e）尽量避免同一件上出现机加面和厚氧化皮毛坯面并存，以免加工面出现镀前酸洗过腐蚀。

f）热镀锌结构件的夹角、死角部位应开排液孔洞，管内腔应留有排液或排气孔，以免热浸镀中产生气带导致无锌层或管内气体膨胀伤人。

6.2.5尽量减少采用单面焊或有缝隙的焊接件及有砂眼的铸件，这些部位易藏酸碱溶液，使镀层破坏。

6.2.6局部电镀件应标明范围尺寸，且同一零件上镀层厚度最好统一，便于电镀工艺控制和质量（尺寸）检查；部件也应标注各部分基材，便于电镀管理和操作。

6.2.7镀锌管件或带孔零件，管孔内镀层只能镀至与内径尺寸相同的深度，无镀层部位应涂防锈油防锈。

6.2.8镀锌厚度6μm，一般只适用于小型紧固件。

6.2.9后工序需磨削加工的镀硬铬零件，其镀层厚度要在50μm以上，以保证磨削余量。

6.2.10铜钨部位不要求镀银（结合力差）。

6.2.11对弯形多或含支管多的SF6配管酸洗件,为保证酸洗和水清洗质量和安全，可采用先酸洗后焊接支管。

6.2.12铝硬质阳极氧化膜层厚度仅增加膜厚尺寸的一半。

6.2.13产品运输工具类零件保护层，可采用电镀锌或一般油漆，无需采用热镀锌（成本高）。

6.2.14钢铁磷化和氧化（发蓝），只能做短期防锈考虑，单独使用须浸涂脱水防锈油。

长期防锈则采取其它保护措施或选用防护镀层。

6.2.15SF6产品内的磷化件（连接螺栓类）可选用高耐蚀性的锌钙系列磷化层（不涂油）。

6.2.16湿热带或暴露在户外的Ⅲ类（防强腐蚀性型）产品零件防护，尽量选用热镀锌24μm+磷化+高防护磁漆（环氧底漆+丙烯酸面漆）。

6.2.17户外薄板、箱、柜体件，热镀锌易产生变形，可选择热喷锌+封闭防护层或其它方法。

6.2.18需热镀锌的轴类件两端机加面的顶尖孔应开排液孔。

6.2.19为防止户外产品零件镀层锈蚀，对于易积存雨水、潮气的零件边缘、缝隙部位，特别是螺栓垫圈连接部位，应在装配后再涂中性防水胶或油脂密封。

6.2.20当对镀层选择困难时，或局部电镀无法满足要求时，请及时与电镀工艺人员商讨研究可行性方案。

6.3选择金属接触偶的原则

6.3.1在有腐蚀介质的环境下，两种互相接触的金属，会因其电极电位的不同而发生接触腐蚀：

即作为阳极的金属加速腐蚀。

设计、制造电工产品时，应按本章规定的原则选择金属接触偶等级，金属接触偶等级见表4。

0级——不引起接触腐蚀（可安全地使用）；

1级——引起接触腐蚀，但影响不严重（在大数场合下可以使用，热带沿海例外）；

2级——引起严重的接触腐蚀（在有空调的干燥室内，干热地区，设备密封良好的条件下可以使用）。

6.3.2凡属于1级的接触偶，如在活动零件的接触部分涂油，或在不活动零件的接触部分涂油漆，可提高使用的安全性。

6.3.3凡属于2级的接触偶，如不能避免使用时，必须用绝缘垫片将金属隔开，如果需要导电时，则应另选一种与两种材料接触腐蚀较轻微的电镀层或金属作为中间垫片。

6.3.4超出表4建议范围时，可选择电极电位尽量接近的两种金属，一般电位差不大于0.5V者可以使用，但应注意由于极化作用可能产生的例外情况。

表4金属接触偶等级

接触材料

金、银、铂、铑、钯

铜、黄铜、青铜

铜镀镍

铜镀锡

铜镀银

铜镀镉

铜镀锌钝化处理

不锈钢

①钢镀铬

②钢镀镍

铅

锡（焊料）

③钢和铸铁

钢镀镉钝化处理

钢镀锌钝化处理

铝

铝氧化处理

锌合金钝化处理

镁合金钝化处理

硬铝氧化处理

铝镀锌钝化处理

④铝镀铜

钛及其合金

炭刷

油漆覆盖层

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

（11）

（12）

（13）

（14）

（15）

（16）

（17）

（18）

（19）

（20）

（21）

（22）

（23）

（24）

（25）

金、银、铂、铑、钯

（1）

0

1

0～1

1

0

1～2

2

0

0

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

—

—

—

—

—

—

铜、黄铜、青铜

（2）

1

0

0

1

0

2

2

0～1

1

0～1

1

1

1

1～2

2

2

2

2

2

2

2

0

0

—

0

铜镀镍

（3）

0～1

0

0

0～1

0～1

2

2

0

0～1

0

1

1

1～2

1～2

2

1～2

1

1

2

1

—

—

0

1

0

铜镀锡

（4）

1

1

0～1

0

1

—

1～2

0～1

1

0～1

0～1

0

2

2⑦

2⑥

0～1

0～1

0～1

0～1

0～1

—

—

0

1

0

铜镀银

（5）

0

0

0～1

1

0

2

2

0

0～1

0～1

1

0～1

2

2

2

2

2

2

2

2

—

—

0

—

0

铜镀镉

（6）

1～2

2

2

—

2

0

—

2

2

1～2

1

0

1～2

0

—

0～1

0～1

0～1

1～2

—

—

—

2

—

1

铜镀锌、钝化处理

（7）

0

2

2

1～2

2

—

0

2

2

1～2

2

1

2

—

0

0～1

0～1

0～1

0～1

—

—

—

—

—

—

不锈钢

（8）

0

0～1

0

0～1

0

2

2

0

0

0

1

1

1

1～2⑤

2

2

1

2

2

1

—

—

0

—

0

钢镀铬①

（9）

0

1

0～1

1

0～1

2

2

0

0

0

1

1

1～2

2

2

2

1

2

2

0～1

—

—

0

—

0

钢镀镍②

（10）

1

0～1

0

0～1

0～1

1～2

1～2

0

0

0

0～1

0～1

1～2

1～2

1～2

1～2

1

1～2

2

—

—

—

0

—

0

铅

（11）

2

1

1

0～1

1

1

2

1

1

0～1

0

0

1

1

1

1～2

1

1

1

—

—

—

—

—

—

锡（焊料）

（12）

2

1

1

0

0～1

0

1

1

1

0～1

0

0

1～2

0～1

0～1

0～1

0

0

0～1

—

—

—

—

—

—

钢③和铸铁

（13）

2

1

1～2

2

2

1～2

2

1

1～2

0～1

1

1～2

0

2

2

2

2

2

2

—

—

—

—

—

—

钢镀镉钝化处理

（14）

2

1～2

1～2

2⑦

2

0

—

1～2⑤

2

1～2

1

0～1

2

0

2⑦

0～1

0

0

1～2

—

—

—

2

2

1

钢镀锌钝化处理

（15）

2

2

2

2⑥

2

—

0

2

2

1～2

1

0～1

2

2⑦

0

0～1

0～1

0～1

0～1

—

—

—

—

2

—

铝

（16）

2

2

1～2

0～1

2

0～1

0～1

2

2

1～2

—

0～1

2

0～1

0～1

0

0

0～1

1～2

—

1

2

2

—

0

铝氧化处理

（17）

2

2

1

0～2

2

0～1

0～1

1

1

1

1

0

2

0

0～1

0

0

0

1

—

—

—

1

—

0

锌合金钝化处理

（18）