8-9 机械零件损坏案例（电镀产品故障）

机械零件常采用各种镀层，包括镀锌（Zn）镀层，主要是为了增加耐腐蚀性，但同时镀层产品也存在很多问题。电镀产品的缺陷有很多种，比如表皮粗糙、肿胀、污渍、变色等，其原因可能是简单的电镀条件和前处理工艺，但也涉及到前处理工艺，看起来压倒性的很多。

也就是说，当发生淬火、回火等热处理时，表面会发生氧化和脱碳，所以一般在镀前进行酸洗。如果此时有不均匀的氧化层或脱碳层，酸洗时酸的溶解速度不均匀，酸洗过强会造成表皮粗糙。

例如，图 1 显示了粗糙表面镀锌产品（调质 SCM435 螺栓）的表面状况和横截面结构。剥离Zn镀膜后观察表面时，有光滑部分和凹陷部分，可以清楚地了解表皮粗糙的情况。通过观察这种截面结构，可以清楚地看出在光滑部分有一层脱碳层（白色部分），周围有熔化和凹陷。换言之，作为脱碳层的铁素体（α-铁），其周围具有易溶于酸的索氏体结构，因此这是使用强酸时自然发生的现象。

图1 回火后镀锌SCM435造成的表皮粗糙示例（去除镀膜后的照片）

图 2 显示了 S45C 螺栓经过淬火和回火后镀锌后出现的变色部分的横截面。然而，此时的变色在交货时完全看不到，并且变色在储存期间进行。在这种情况下，它是由淬火加热和酸洗引起的内部氧化（晶界氧化）之间的相互作用引起的缺陷。螺栓通常使用使用改性气体作为加热气氛的连续炉，根据被加工材料和气氛的条件，可能会发生内部氧化。这种内部氧化层比镀前酸洗周围区域更容易溶解，所以镀液渗入该区域，在储存过程中渗出并与Zn发生反应，引起变色。从截面结构可以看出，Zn镀膜是沿着发生在原始镀膜底部的内部氧化层的晶界形成的这一事实可以预料到的。

图2 S45C螺栓回火后镀锌变色示例

如果内部氧化层面积较大，电镀后表面可能会出现膨胀，如图3所示。在这种情况下，很可能是受限的镀液促进了溶解，镀膜正下方的空间变得空洞，从而引起了溶胀。换言之，Zn镀膜的残余应力是压缩残余应力，因此如果镀膜的下部变成中空，则在该位置会发生膨胀。

图3 镀锌S45C螺栓回火后膨胀实例

此外，图 4 显示了在 S45C 螺栓上发生的膜内剥离的示例，这是由电镀工艺引起的缺陷。同样在这种情况下，更初预计溶胀是从镀膜和织物之间的界面开始的，并被剥离。然而，当观察截面结构时，发现剥落是由电镀过程中的电流中断引起的。作为这种情况下的表面现象，不仅观察到剥离，还观察到大量的膨胀，所有这些都与热处理过程无关。

图4 S45C螺栓回火后镀锌膜内剥离实例