电镀件点蚀现象机理探究

1 前言

21世纪以来，我国经济进入高速发展期，人民生活水平持续提升，汽车也逐步进入千家万户，成为社会的主流商品之一。随着汽车制造技术的不断进步，消费者在对汽车的动力、操控、安全等性能的要求日益提升的同时，对汽车舒适性、轻量化、环保化的呼声也不断高涨。为实现汽车的轻量化，越来越多的结构和装饰件材料由传统的钢材改为其他轻质金属或塑料，据欧洲塑料制造商协会（APME）统计，汽车的自重每减少1%，即可节约燃油1%，例如大众的宝来（1.6 L）车型使用了近100 kg的塑料制品取代原先200～300 kg的传统材料，每行驶100公里可节约燃油0.3 L，减少CO2排放0.5 kg[1]。在各种塑料中，ABS、PC及其合金等材料以其轻质、低成本、易成型、易加工、良好的力学性能且电镀后具有媲美金属的目视效果等特性，在汽车制造中得到了越来越广泛的应用[2]，据统计，全世界每年的塑料产业中约有10%～15%应用于汽车工业[3]。

2 ABS材料及其电镀工艺

2.1 ABS材料简介

ABS是由丙烯腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）共聚而成的树脂材料，化学名称为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，英文名称Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，其中，丙烯腈约占15%-35%，丁二烯约占5%-30%，苯乙烯约占40%～60%[4]。ABS兼有三种组分的共同性能，具有无毒无味、稳定性好、耐冲击、耐腐蚀、易加工等优良特性[5]，在汽车制造中主要用于车身和内外饰部分的结构或装饰件。由于ABS树脂本身为不透明的乳白色或浅象牙色，为增加其美观性、耐磨性等性能，一般需要对其进行电镀处理。ABS经电镀后外观与金属几乎无异，但其密度仅为1.01～1.08 g/cm3，约为铝的40%，铁的14%，具有明显的轻量化优势。

2.2 ABS材料电镀工艺

由于ABS材料本身不导电，无法直接进行电镀，因此需要通过一系列预处理使其表面活化后才能进行电镀。ABS电镀的主要工艺流程为：消除内应力→化学除油→粗化→中和→钯活化→解胶→化学镍→镀铜→半光镍→光亮镍→微孔镍→镀铬→干燥。经过电镀处理的ABS材料断面示意图如图1，其中铜镀层厚度约为10～25 μm，镍镀层总厚度约为10～20 μm，铬镀层厚度一般为0.1～0.5 μm。

图1 ABS电镀示意图

2.3 ABS防腐蚀性能测试方法

由于ABS电镀件很多情况下被用作外观装饰件，需要暴露在露天环境中，这就要求其镀层具有良好的防腐蚀性能。多数汽车制造厂通过盐雾试验来表征电镀件的防腐蚀性能，盐雾试验分为中性盐雾试验、乙酸盐雾试验和铜加速乙酸盐雾试验，三种盐雾试验的条件详见表1。其中铜加速乙酸盐雾试验（CASS）应用最为广泛，其试验条件为：在5%的NaCl溶液中加入0.26 g/L的CuCl2溶液，加入冰醋酸将其pH值控制在3.1～3.3，通过专用盐雾试验箱将此溶液转化为雾状介质后对电镀件进行腐蚀，试验箱温度为50±2℃，试验时间一般为48-～72 h。

表1 常用盐雾试验条件?

盐雾试验后零部件的外观评级标准如表2，共分为11个等级，一般汽车厂要求电镀外饰件盐雾试验后外观评级至少达到8级，即表面缺陷面积占比≤0.25%，个别汽车厂甚至要求外观评级达到9级，即表面缺陷面积占比≤0.1%。

表2 外观评级标准?

3 点蚀现象及锈蚀点成分分析

3.1 锈蚀点形貌及微观结构

根据市场反馈信息，某品牌某款车型部分库存车辆的前格栅、后部字标、装饰亮条等外饰电镀件表面出现较大面积的点状锈蚀现象，如图2。

现场调查发现，锈蚀部位表现为较密集的褐色麻点状缺陷，用手触摸有很轻微的凸起感，用酒精棉擦拭电镀件表面，可以去除褐色麻点，擦拭后取部分电镀件制成样品，用扫描电镜（SEM）对锈蚀区域进行观察，发现麻点部位表面镀铬层已经被破坏并形成直径40-100 μm的蚀坑，蚀坑中已露出球状或卵状的晶粒，分析为Ni颗粒，如图3。褐色麻点为蚀坑处堆积的锈蚀物和尘埃。

图2 ABS电镀件表面点蚀现象

图3 点蚀位置微观形貌

3.2 锈蚀点成分分析

对蚀坑位置进行能谱（EDX）分析，结果显示，除了镀层本身应含有的Cr、Ni、Cu及常见的C、O、Mg、Al、K、Ca、Fe等元素外，还含有S和Cl两种元素，含量分别为1.86%和0.75%，如图4及表3。

图4 点蚀位置能谱分析结果

表3 点蚀位置元素及其含量元素C Cr O Cu Ni含量/%38.92 20.73 18.99 11.40 3.47元素S Al Ca Cl K含量/%1.86 1.34 1.17 0.75 0.71 0.46

文章来源：《电镀与精饰》 网址: http://www.ddyjszz.cn/qikandaodu/2021/0514/504.html