焦莎，于建政，萬冰華，徐喜剛

（1.航天精工股份有限公司，天津 300300；2.天津市勞動保障技師學院，天津 300000）

某氯化鉀掛鍍鋅彩色鈍化零件在存儲過程中表面變暗、局部發(fā)黑，鈍化膜顏色不均勻(見圖1a)，尾部盲孔及其附近有嚴重的腐蝕現(xiàn)象(見圖1b)。該零件的表面處理加工流程為：除油→水洗→活化→水洗→掛鍍鋅→水洗→出光→水洗→鈍化→水洗→干燥→檢驗。本文對造成上述外觀缺陷的原因進行分析，并通過試驗加以驗證，提出了相應的改進措施。

圖1 缺陷產品(a, b)與合格產品(c)的外觀Figure 1 Appearance of defective products (a, b) and qualified products (c)

1 問題定位

從現(xiàn)場了解到，庫房產品用泡沫紙包裝后放于塑料袋中，再用訂書針密封(如圖2所示)。每個塑料袋中都有缺陷產品，占比約33%。產品都是檢驗合格后才出廠發(fā)給客戶，并經客戶檢驗合格后入庫，故外觀質量問題應該發(fā)生在存放過程中。主要原因有產品清洗后未徹底干燥，包裝方式不當，以及庫房存放環(huán)境不佳。

圖2 產品的包裝方式Figure 2 Packaging method for the products

2 試驗驗證與分析

2.1 盲孔及其周圍腐蝕問題的分析

通過針管用清水沖洗零件盲孔內部，發(fā)現(xiàn)有黃色液體流出，說明孔內有槽液殘留。經了解，產品在加工過程中的干燥時間僅2 ~ 5 min，這么短的時間并不能將盲孔內水分徹底烘干，這為腐蝕埋下了隱患。

2.2 產品變色、局部發(fā)黑問題的分析

為確定造成產品變色和局部發(fā)黑問題的原因，取帶盲孔產品，先用針管吸掉孔內水分并烘干，再通過改變包裝方式和存放環(huán)境進行第一輪試驗，共8組，每組2個平行試樣，結果見表1和圖3。

表1 第一輪驗證試驗的內容Table 1 Scheme of the first round of verification experiments

圖3 第一輪試驗后產品的外觀Figure 3 Appearance of the products obtained at the first round of experiments

從表1和圖3可以看出，無論如何包裝，產品在自然環(huán)境下存放2.5個月都無外觀異?，F(xiàn)象。但在溫度60 °C、相對濕度95%的濕熱環(huán)境下存放192 h后，產品表面均發(fā)生了不同程度的變化：未包裝產品表面發(fā)生了不均勻變色，略暗；只用泡沫紙包裝的產品都有較嚴重的黃色或黑色銹點，在泡沫紙外套上紙盒后銹蝕情況減輕；泡沫紙外套上塑料盒后產品未發(fā)生銹蝕，但存在不均勻變色現(xiàn)象。

由第一輪試驗結果可知，白色泡沫紙包裝及存放環(huán)境對產品外觀有較大的影響，于是設計了第二輪試驗，共7組，每組2個平行試樣，結果見表2和圖4。

表2 第二輪驗證試驗的內容Table 2 Scheme of the second round of verification experiments

圖4 第二輪試驗產品外觀Figure 4 Appearance of the products obtained at the second round of experiments

由表2和圖4可知，盲孔未烘干的產品在室內自然環(huán)境下儲存2個月外觀無明顯變化，但盲孔周圍出現(xiàn)黑斑，這是盲孔中殘留的槽液破壞鈍化膜所致。未包裝產品在濕熱環(huán)境中暴露1個月后局部出現(xiàn)小白點，此為鈍化膜脫落現(xiàn)象，表明未烘干產品的鈍化膜與鍍層結合力較差。烘干完全的產品用油麻紙包裝或油麻紙+塑封袋包裝或真空包裝后，在濕熱環(huán)境中存放1個月都無異常，這與第一輪的泡沫紙效果相反，說明鍍鋅產品不宜用泡沫紙之類的有機塑料紙包裝。烘干完全的產品浸水后用自封塑料袋包裝，在有光照的自然環(huán)境中存放2個月表面顏色變淡，說明鈍化膜的耐光性不佳，應避光儲存。將烘干的產品浸在室溫的水中20 d，局部出現(xiàn)腐蝕黑點和黃色無光澤水印，說明鈍化膜在潮濕環(huán)境中時耐蝕性顯著降低。

2.3 分析與討論

2.3.1 包裝和儲存條件對鈍化膜變色的影響

鍍鋅產品表面鈍化膜中有很多微孔，一些產品甚至存在較深的盲孔，微孔和盲孔中往往含有酸性液體。如果用不透氣的塑料紙或塑料袋密封包裝，在長期存放過程中(尤其是夏天時)，水分蒸發(fā)，使零件處于酸性氣氛中，導致鈍化膜發(fā)生變色或腐蝕[1-2]。這也印證了用油麻紙包裝后產品表面變色和腐蝕現(xiàn)象得到明顯改善的事實。

2.3.2 鍍層晶格結構對鈍化膜變色的影響

氯化鉀鍍鋅是通過光亮劑附著在工件表面作為晶核進行結晶的，因此鍍層晶格結構為層狀結構。也就是說，鍍層的層與層之間存在鍍鋅光亮劑的有機薄膜，而這層有機膜在空氣中極不穩(wěn)定，在冷熱、光照等環(huán)境條件下容易分解，造成鍍鋅層鈍化膜變色并失去光澤[1-3]。

另一種鈍化膜變色原因的解釋為：氯化鉀鍍鋅層中夾雜的有機物較多，這些有機物促使鈍化膜中的六價鉻轉化為三價鉻。高電流密度區(qū)的有機物夾雜比低電流密度區(qū)更嚴重，因此高電流密度區(qū)的變色更明顯[1-4]。另外，夾雜的有機物種類不同，產生的三價鉻顏色也會有差異，這解釋了產品表面不均勻變色和耐蝕性變差的現(xiàn)象。

3 改進和預防措施

3.1 清除盲孔中的殘留積液

如圖5所示，為避免出光后盲孔內殘留的出光液污染后道工序的鈍化液，用自制水槍沖洗盲孔后才鈍化，鈍化完并水洗后再用自制水槍沖洗盲孔，接著用注射器吸出盲孔內的積液(如圖6所示)，再通過壓縮空氣將產品吹至表干，最后在60 °C的烘箱中放置30 min。

圖5 用自制水槍沖洗盲孔Figure 5 Rinsing the blind vias with home-made water gun

圖6 用注射器吸出盲孔內積液Figure 6 Drawing the residual solution from the blind vias with a syringe

3.2 增加盲孔干燥度和清潔度的檢測

為保證盲孔內徹底清潔和干燥，交檢時增加盲孔干燥度和清潔度檢測項目。如圖7所示，將pH試紙卷成細棒，插進盲孔內并旋轉2 ~ 3圈，拉出后觀察pH試紙。若pH試紙未浸濕，也無紅褐色現(xiàn)象，說明產品盲孔干燥度和清潔度合格。若pH試紙被浸濕，并且pH在6 ~ 8范圍內，則只需繼續(xù)烘干至徹底干燥；若pH超出6 ~ 8，則要重新用自制水槍沖洗，直至合格。

圖7 用pH試紙檢驗盲孔內的干燥度和清潔度Figure 7 Checking the dryness and cleanliness inside the blind vias with a pH paper

3.3 改善包裝和存放環(huán)境

鍍鋅產品應先采用透氣性良好的軟紙包裝，再置于有孔的塑料箱或紙盒中，并存放于通風良好的干燥環(huán)境中，避免用塑料紙或泡沫棉之類的材料包裝。

3.4 改善裝配使用環(huán)境

鍍鋅產品鈍化膜對酸堿和油性環(huán)境極為敏感，因此在檢驗、裝配過程中應配戴干凈的手套，避免赤手接觸零件，防止汗液、油漬污染鈍化膜。

3.5 避免有機物殘留

嚴格控制鍍鋅槽中光亮劑的濃度，定期用活性炭處理鍍液中被分解的小分子有機物。產品從鍍鋅槽中取出后，應采用逆流漂洗清除表面殘留的有機光亮劑薄膜。

4 結語

采取上述措施后，產品在儲存過程中外觀保持良好，未發(fā)現(xiàn)有上述不良現(xiàn)象。

在產品加工和存放過程中，忽略任何一個細節(jié)都可能會導致質量問題。因此，預先識別過程質量風險，采取有效預防措施極其重要。