GB 9799金属覆盖层—钢铁上的锌电镀层

本标准参照采用国际标准ISO2081-1973《金属覆盖层—钢铁上的锌电镀层》。
　　1 主要内容与适用范围
　　本标准适用于在各种使用条件下防止钢铁腐蚀的锌电镀层。
　　本标准不适用于未加工成形的钢铁板材、带材和线材上的锌电镀层；钢制密圈弹簧上的锌电镀层；钢铁上非防护装饰性用途的锌电镀层。
　　使用本标准时应注意以下几点：
　　a.本标准中未涉及转化膜的具体规定。有关规定的详细内容见国家标准GB 9800，GB 9791，GB9792。
　　 锌电镀层上形成的铬酸盐转化膜能有效地提高镀层的耐蚀能力，镀锌生产中可将形成的铬酸盐转化膜作为常规后处理步骤，只有当用户规定不要铬酸盐转化膜时才能省去。此外，某些需要涂漆的电镀锌零件，为了使覆盖层有良好的附着强度，可以选用磷化处理代替生成铬酸盐转化膜的处理。
　　b.应注意包装、贮存、运输过程中对锌镀层的防护措施，因为镀锌零件容易受到诸如硬纸板、木材、某些电工绝缘材料、油漆等散发有机物气氛的侵蚀。
　　c.需方仅提出按本标准进行电镀锌生产是不够的，还应当提出本标准中规定的分级号要求。
　　D.在有螺纹的零件上，锌镀层的厚度要受到螺纹等级和配合尺寸方面的限制。在规定螺纹零件镀锌层的厚度时，可参照标准螺纹对镀层厚度的要求，可由电镀生产方和需方协商认可。
　　2 引用标准
　　GB 4955 金属覆盖层厚度测量 阳极溶解库仑方法
　　GB 4956 磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量 磁性方法
　　GB 5270 金属基体上金属覆盖层（电沉积层和化学沉积层）附着强度试验方法
　　GB 6462 金属和其他无机覆盖层 横断面厚度显微镜测量方法
　　GB 6463 金属和其他无机覆盖层 厚度测量方法评述
　　GB 9791 锌和镉上铬酸盐转化膜试验方法
　　GB 9792 金属材料上的转化膜单位面积上膜层质量的测定 重量法
　　GB 9800 电镀锌和电镀镉层的铬酸盐转化膜
　　3 术语
　　3.1 主要表面
　　指工件上电镀前和电镀后的某些表面。该表面上的镀层对于工件的外观和（或）使用性能是起主要作用的。
　　3.2 局部厚度
　　在工件上的主要表面上选定的一面积内，做规定次数的厚度测量，所得测量结果的算术平均值。
　　3.3 最小局部厚度
　　在某工件的主要表面上测到的局部厚度的最低值。
　　4 基体金属
　　本标准是规定镀锌之前基体金属的表面状态，电镀生产方和需方应对电镀前基体的表面状态作出规定或协商认可。由于基体金属表面质量太差而使镀锌层达不到令人满意的外观和(或)使用性能的要求时，不能认为电镀生产质量不合要求。
　　5 需方应向电镀生产方提供的资料
　　a.分级号(见第6章)；
　　b.注明主要表面，例如用图纸或提供有适当标记的样品说明；
　　c.基体金属的性质，表面状态或表面粗糙度；
　　d.对镀层外观要求的必要说明；
　　e.电镀前、后的热处理要求；
　　f.转化膜的类型（见9.4条）；
　　g.抽样和检验的要求；
　　h.镀前准备、电镀和镀后处理过程中的任何特殊要求或限制。
　　6 使用环境、使用寿命和分级号
　　6.1 使用环境和使用寿命
　　锌镀层应具有的厚度取决于使用环境的严酷程度和（或）使用寿命和长短。Fe/Zn5级（见6.2条）一般仅用于干燥的室内环境。如果使用环境比较严酷和（或）使用寿命较长，则应要求较厚的锌镀层。
　　6.2 分级号
　　分级号按下列顺序构成：
　　a.化学符号Fe，表示基体金属（钢或铁），后面接着一斜线；
　　b.化学符号Zn，表示电镀锌层；
　　c.数字，表示锌镀层的最小局部厚度，μm；
　　d.应用符号表明有铬酸盐转化膜存在，必要时还应标明转化膜的类别和代号，转化膜表示方法的详细规定见GB 9800。
　　例如：Fe/Zn 25clA
　　该分级号表示在钢铁基体上电镀锌层至少为25μm，此外，
　　c—铬酸盐转化膜；
　　l—铬酸盐转化膜的级别，1级；
　　A—铬酸盐转化膜的类型，光亮型。
　　6.3 锌镀层与使用环境、使用寿命的对立关系
　　表1列出了锌电镀层的分级号和经过铬酸盐处理之后锌层的最小局部厚度(见9.2条)以及它们与使用环境和使用寿命之间的对应关系。当有铬酸盐转化膜时，后面标注GB 9800中规定的符号，其他转化膜的具体说明则应另外给出。
　　表1 钢铁上锌电镀层的分级号、最小局部厚度、使用环境和使用寿命之间的对应关系
　
　　注：①建议等级号为Fe/Zn12，Fe/Zn25的锌镀层应具有2级的彩色铬酸盐转化膜(见GB 9800).②在任何使用环境里，锌镀层的保护作用正比于单位面积内锌层的质量（表面密度)，一般也正比于锌镀层的厚度，因此，对于某些特殊的用途，锌镀层的厚度可以为40μm。当要求很长的使用寿命时，例如用在结构钢件上，应有较厚的锌镀层，则通常采用热浸锌和喷
锌的方法实现。
　　7 热处理
　　7.1 概述
　　某些基体金属应按7.3和7.4的规定进行热处理，以减少产生氢脆破坏的危险性。热处理的时间应该从每个工件完全达到规定温度的时刻算起。最大抗张强度额定值大于1050MPa1)(相当于硬度值约为34HRC，340HV或325HB)的钢制工件和表面淬火工件都需要热处理。还应避免采用某些特殊的镀前准备，如在酸或碱溶液中进行阴极处理等。此外，对于抗张度大于1450MPa(相当于硬度值约为45HRC，440HV或415HB)的钢制工件，建议选择阴极电流效率高的镀锌溶液。
　　注：1)MPa(兆帕)=1N/mm2。
　　7.2 钢的分类
　　7.2.1 除了表面淬火工件(见7.3.2和7.4.2)以外，应根据工件给定的最大抗张强度值选择热处理条件。表2对钢的最大抗张强度值进行了分类，如果只给出了钢的最小抗张强度值，可以根据表2确定这种钢相应的最大抗张强度值。
　　表2 钢的最大抗张强度和最小抗张强度的对应值 Mpa

　　7.2.2 如果钢材的最大、最小抗张强度值都没给出，可根据维氏硬度值340、440和560HV分别等于最大抗张强度值1050、1450和1800MPa，然后按这些强度值去选择热处理条件。
　　7.3 电镀前消除应力
　　7.3.1 如果需方要求工件在电镀之前消除应力，除表面淬火工件外，建议按表3给定的条件进行热处理，也可以采用不同于表3的热处理条件，如适当缩短时间和提高温度，但是，必须以行之有效的实践经验作依据。
　　热处理应在所有镀前准备之前进行，附着油污过多的工件，热处理前应进行必要的脱脂处理。
　　表3 电镀之前消除应力的热处理条件（不包括表面淬火工件）
　
　　7.3.2 表面淬火工件的热处理应在130～150℃下进行，时间不少于5h，如果允许基体金属的表面硬度降低，也可以采用时间较短、温度较高的热处理条件。
　　7.3.3 如果在喷丸或其他冷加工过程之后消除应力，温度不应超过220℃。
　　7.4 电镀后消除氢脆
　　7.4.1 消除氢脆的热处理，应在进行铬酸盐处理之前按表4(除基体经过表面淬火的镀件之外)给定的条件进行，并且必须在工件电镀后4h之内尽快实施。
　　7.4.2 基体经过表面淬火处理的镀件，应在190～220℃下进行热处理，时间不少于2h，其他规定见7.4.1。
　　7.4.3 特殊镀件也可以采用与表4不同的热处理条件。但是，选定的温度和时间必须以行之有效的实践经验作依据，并经需方认可，还应注意热处理温度不能超过镀件基体材料的回火温度。
　　表4 电镀之后消除氢脆的热处理条件（不包括表面淬火工件）

　　8 抽样
　　按照第9章的要求对镀件抽样检查，抽样方式由电镀生产方和需方商定。
　　9 对镀层的要求
　　9.1 外观
　　在电镀件的主要表面上不应有明显的镀层缺陷，如起泡、孔隙、粗糙、裂纹或局部无镀层，但是，因镀件基体的缺陷引起的不可避免的镀层缺陷除外。工件上无法避免的接触痕迹，其位置和面积应由电镀生产方和需方商定。
　　镀层应是清洁的、无缺损的。除需方有规定外，锌镀层应是光亮的。必要时，应由需方提供（或认可的）能说明镀层外观要求的样品。
　　9.2 锌镀层的厚度
　　9.2.1 最小局部厚度
　　在主要表面上能被直径为20mm的球接触的部分，锌镀层应达到分级号(见表1)规定的最小局部厚度，需方也可另作规定，如果需方有要求，主要表面的其他部分也应达到最小局部厚度值。
　　9.2.2 小零件上的镀层厚度
　　当镀件的主要表面面积小于100mm2时，最小局部厚度值应看成是用10.1.2 中规定的方法测定的平均厚度的最小值。
　　9.3 结合强度
　　当按照10.2的规定对镀件进行试验时，镀层应连续地附着在基体金属上。
　　9.4 转化膜的应用
　　转化膜，特别是铬酸盐转化膜能提高锌镀层的抗蚀性，只有当需方有明确的要求时，铬酸盐转化膜才能省去，或用其他转化膜代替。
　　锌电镀层上形成的铬酸盐转化膜的类型在GB 9800中作了详细的规定和说明。
　　10 试验方法
　　10.1 厚度测定
　　10.1.1 局部厚度测定
　　GB 6462、GB4955、GB4956规定的方法对钢铁上锌镀层的厚度测定都是适用的。此外，还可采用轮廊仪方法及GB6463中规定的锌电镀层的其他厚度测量方法。
　　当厚度测量有争议时，采用GB4955规定的方法测量，但不包括主要表面面积小于100mm2的工件(见10.1.2规定的方法)。
　　当镀层粗糙时，显微镜法和轮廊仪法测得的结果可能不可靠，磁性法测得的结果可能比光滑镀层上测到的厚度值偏大。
　　采用GB4955规定的方法测量厚度之前，必须用一种软性磨料，如氧化铝研磨膏或绘图用橡皮除去铬酸盐转化膜或其他转化膜，转化膜较厚时测量结果会略微偏低。
　　10.1.2 小镀件上平均厚度的测定
　　10.1.2.1 测量过程
　　当镀件的主要表面的面积小于100mm2时，按下述方法测量镀层的厚度；取足够数量的镀件，使镀层的质量不少于100mg，如果镀件形状复杂，则面积应由双方商定认可，称量镀件，精确至毫克，用10.1.2.2规定的一种溶液在室温下退除锌镀层。溶液a和b均可用于小零件镀层厚度测量有争议时的仲裁试验。
　　接触退镀溶液时应注意10.1.2.2规定的注意事项。
　　镀层退除后，试样在流动水中漂洗，应刷去表面上松散的暗色沉积物(使用溶液a时，锑的沉积物)，仔细干燥后称重，记录试样失去的质量，由下式计算厚度：
　　
　　式中：d锌镀层的厚度，μm；
　　m失去的质量，mg；
　　A退除掉镀层的表面面积，mm2；
　　ρ锌镀层的密度，一般取7.1g/cm3。
　　10.1.2.2 退镀溶液

　　锌镀层溶剂时，当剧烈的化学反应刚刚停止，就立即将镀件从溶液中取出，可得到满意的退除效果。但是，如果镀件在完全退除了锌层之后还长时间地留在溶液中，镀件的钢铁基体可能会受到侵蚀。
应该注意：三氧化二锑(Sb2O3)及溶于盐酸后的生成物三氯化锑(SbCl3)是有毒的、勿与皮肤接触。
三氢化锑(SbH3)是非常有毒的气体，在使用溶液a退除镀层的过程中会释放出来，应严格注意，防止吸入。退除镀层的操作须在通风柜内进行。
　　甲醛溶液具有毒性、刺激性并能引起灼伤，应避免吸入蒸汽，勿与皮肤和眼睛接触。
　　10.2 检查附着强度的摩擦抛光试验
　　在镀层表面不大于6cm2的面积上，用一根直径为6mm顶端加工成平滑半圆球形的钢棒作抛光工具，快速、稳定地摩擦抛光15s。
　　所施的压力应使每一次运动都足以擦光镀层，但不能大到切割镀层，结合强度不良的镀层将会起泡，并且随着摩擦的进行鼓起的泡会继续长大。如果镀层的质量较差，鼓泡可能破裂并且镀层会从基体金属上剥离下来。
　　也可以采用GB 5270中规定的锌电镀层附着强度的其他试验方法。
　　必要时，可以选择一个以上的面积进行上述试验。