鍍層代號裡有一個「這一步沒做」的符號

圖面上的表面處理規格,多半是一個名字加一個數字。ISO 4527 不這樣寫,它把整段流程寫成一串:基材合金、鍍前熱處理、鍍層本身連同它的磷含量與厚度、鍍在它上面的東西,以及鍍後熱處理。而它替「沒有發生的那些步驟」保留了一個記號。兩條並排的斜線,代表那一步要嘛被省略、要嘛從一開始就沒有被指定。這是本站讀過的緊固件表面處理代號裡,唯一有「缺席符號」的一個。

「Double separators (//) shall be used to indicate that a step or operation has either not been specified or has been omitted.」 (雙分隔符 // 應用來表示某個步驟或作業要嘛沒有被指定、要嘛已被省略。) 這是 ISO 4527 的第 5.1 條,那份講無電解(自催化)鎳磷鍍層的標準。 代號是一份製程的紀錄,而製程裡是有缺口的,所以這套記法有一個把缺口寫下來的辦法。

來源是 ISO 4527:2003《金屬鍍層:自催化(無電解)鎳磷合金鍍層》, 第二版,2021 年複審確認仍為現行版本。這一頁用的是免費預覽, 它收錄了前言、適用範圍、訂購資訊、整條代號規定,以及第 6 條到耐蝕性為止。

一種自己把自己鍍上去的鍍層

前言用三句話交代了化學。這種鍍層是在常壓下、於高溫且通常呈弱酸性的溶液中, 以次磷酸根離子作為還原劑,經由鎳離子的催化還原而產生的。 接著是給了這個製程名字的那一句:由於沉積出來的鎳合金本身就是這個反應的催化劑, 這個製程是自我維持的

沒有電流。這件事帶來一個標準立刻寫明的後果,而那也正是大家指定這種處理的理由: 這種鍍層在形狀不規則的零件上厚度是均勻的,只要處理液能在其表面自由循環。 不會因為電流集中而在邊角變厚,也不會因為電場到不了而在凹處變薄。

這值得跟本站讀過的其他鍍層標準並排看,因為它們對同一個問題的答案都不一樣。

鍍層標準怎麼說它的分布
無電解鎳,ISO 4527在不規則形狀上均勻,前提是溶液能自由循環
機械鍍鋅,ISO 12683在外露邊緣與尖銳凸出處較薄,在平面與遮蔽處較厚
雪拉化,ISO 17668緊貼輪廓,形狀不規則的件也均勻

三者之中兩者主張均勻,一者坦白說出它在哪裡會變薄。 機械鍍那一個在本站 玻璃珠把鋅打上去那一頁。

一個旋鈕,把耐蝕與耐磨對換

這個沉積層被描述成 一種熱力學上介穩的、磷在鎳中的過飽和固溶體,磷的質量分率最高可到 14 %。 它的性質取決於這個組成、鍍液的化學配方、基材的前處理與品質,以及沉積後的熱處理。

接著是那個被直白寫出來的取捨。 當沉積層的磷含量提高到質量分率 8 % 或以上時,耐蝕表現顯著改善; 而當磷含量降到那個水準以下時,耐磨性改善。 一個數字,把兩個性質往相反方向拉,而交叉點被指名了。

還有一條部分繞開這個取捨的路: 經過適當的熱處理,高磷鍍層會展現大幅提高的微硬度,因而也提高耐磨性。 那個熱處理是什麼,落在免費預覽之外的一個規範性附錄裡,所以本頁不給它的條件。 對規格書而言真正重要的是:磷含量是一個兩邊都有後果的選擇,而它會寫進代號裡。

讀那一串代號

標準給了自己的實例,而把它拆開來看,是最快理解「一個表面處理代號能承載多少製程」的方式。

Autocatalytic nickel coating ISO 4527–Fe<G43400>[SR(210)22]/NiP(10)15/Cr0,5[ER(210)22]

欄位意思
Fe<G43400>鋼基材,具體合金寫在角括號裡
[SR(210)22]鍍前應力消除。SR 是代碼,括號裡是最低溫度(攝氏),最後那個數字是小時
NiP(10)15自催化鎳鍍層,標稱磷含量 10,最小局部厚度 15 µm
Cr0,5鍍在它上面的電鍍鉻層,最小局部厚度 0,5 µm
[ER(210)22]鍍後除氫,記法與 SR 相同

三個字母分別是 SR(應力消除)、HT(提高鍍層硬度或附著的熱處理)、ER(除氫)。 括號裡的溫度是最低值,不是目標值。

接著是同一種鍍層鍍在鋁上,標準說那種情況不需要熱處理:

Autocatalytic nickel coating ISO 4527–Al<A96061-T6>//NiP(10)15/Cr0,5//

兩組雙斜線,出現在鋼版本放熱處理的那兩個位置。 這套記法不是把欄位省掉不寫。它把它們寫成空的。 後來讀到這串字的人可以看出:曾經有一個應力消除的欄位、一個除氫的欄位,而它們沒有被填。 那跟一個從頭到尾沒提過熱處理的代號,是完全不同的資訊。

這些是標準自己的示例,不是要求值。規定各項處理何時才是必要的那些條文落在免費預覽之外, 本頁不引用其中任何內容。

厚度管到哪裡:一顆 20 mm 的球

第 6.4 條回答了每一份鍍層標準都得用某種方式回答的問題,而它用一個實物來回答。

代號裡的厚度是最小局部厚度。而這個最小局部厚度應 在顯著表面上任何一個「直徑 20 mm 的球碰得到」的點量測, 除非買方另有指定。

把零件拿起來,想像一顆 20 mm 的球在上面滾。球碰得到的地方,那個數字就管得到。 球伸不進去的地方(一個小的內角、一道窄槽、細牙的牙底),那個要求也伸不進去。 這是一個誰都能套用、不必再討論的幾何判準,而作為「範圍」的定義,它具體得不尋常。

本站讀過的三份鍍層標準,對同一個問題給了三種不同的答案; 在比對證書時,這件事值得記著。

標準厚度數字管到哪裡
ISO 4527,無電解鎳顯著表面上任何 20 mm 球碰得到的點
ISO 17668,雪拉化在至少 10 cm² 的參考區內;小件要湊起來湊滿,而數字是那一組的平均
ISO 12683,機械鍍鋅顯著表面上每一點都要達到的最小值,而標準自己提醒邊緣會偏薄

其中兩個是「某一點上的最小值」,一個是「一組件的平均」。 證書上的一個厚度,在這三種情況下意思並不相同; 而雪拉化那一頁寫了為什麼那一個要取平均。

什麼可以退貨,什麼不可以

第 6.2 條把外觀分成三類,而且分得比一般標準更清楚。

  • 不能作為退貨理由:源自基材表面狀態的瑕疵與差異,條文點名了刮痕、氣孔、輥痕、夾雜;即使遵守了良好的金屬表面處理實務仍然留在成品上的那些。另外,鍍後熱處理造成的沾污與彩色氧化物也不行,除非當初指定了特殊的熱處理氣氛
  • 可以作為退貨理由:肉眼可見的、且由鍍層業者所做的熱處理造成的起泡或裂紋
  • 根本不該鍍:標準寫得很直接:受損的基材不應施鍍

分界線是「誰造成的」。零件帶進來的缺陷是買方的,而標準補了一句值得傳下去的警語: 基材在鍍之前既有的缺陷,包括隱藏的缺陷,可能被鍍層複製出來。 鍍層業者做熱處理弄出來的缺陷,是業者的。

外觀本身是由買方指定的亮面、半亮或霧面,並以核可樣品比對判定。 而訂購那一條補上了一句讓「以樣品判定」變得誠實的話:核可樣品 可能隨時間劣化,並可能需要定期更換。 本站碰過「以樣品判外觀」了,在 那份從來沒說要多黑的標準裡; 而這一份至少承認那個參考物會衰退。

還有一個期待被一個註管理住了。無電解鎳鍍層的表面粗度 通常不會優於鍍前基材的粗度, 除非基材極為光滑而發生了微整平。鍍不會把底下那個零件整理乾淨。

還有一個關於鹽霧的註

第 6.8 條把耐蝕性與其試驗方法交給買方,判定準則指向 ISO 10289, 並提到醋酸鹽霧與銅加速鹽霧可用來評估孔蝕。接著它加了一個註:

「Corrosion testing in artificial atmospheres does not necessarily relate to the service life or performance of the finished article.」 (人工氣氛中的腐蝕試驗,不必然與成品的使用壽命或表現有關。)

一個鹽霧時數,是在一個人造條件下對製程做的比較。標準自己在「提供這個試驗」的那一條裡 就這樣說了。厚度在實際使用中究竟換到什麼、憑什麼,本站 估算鍍層壽命那一頁在處理。

訂單上非有不可的東西

第 4.1 條列了十四項買方應該以書面提供的資訊, 作為合約、訂購單、產品規格或圖面的一部分。 其中四項值得挑出來,因為它們最常被當成不言而喻:

  • 零件的抗拉強度,以及鍍前與鍍後任何熱處理的要求。零件的強度是鍍層業者需要的輸入,不是應該從圖面推測出來的東西
  • 顯著表面,以零件圖面或適當標記的樣品指明。既然厚度要求是定義在顯著表面上的,一個沒有指明顯著表面的代號,等於沒說那個要求管到哪裡
  • 最大厚度是在鍍層加工之前還是之後量,標準特別針對「磨耗件或過切件的補厚」提出這一點
  • 鋼件需不需要消磁,列在附加資訊裡,目的是減少磁性顆粒被夾進鍍層裡

本站上每一份表面處理標準走到現在,模式都是同一個。規格書描述的是一段製程, 裡面大部分的決定屬於買方,而標準的主要服務,是給那些決定名字與一個可以被寫下來的位置。 ISO 4527 比其他幾份多走了一步:它連「從來沒有被做過的那些決定」也給了名字。

這一篇屬於第 5 步,表面處理。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件;至於為什麼順序做反了是重工而不是微調,見指定一顆螺絲

常見問題

ISO 4527 的代號裡,雙斜線是什麼意思?

代表某個步驟被省略或從未被指定。第 5.1 條寫著:雙分隔符應用來表示某個步驟或作業要嘛沒有被指定、要嘛已被省略。所以一個寫成 Al//NiP(10)15/Cr0,5// 的代號,顯示的是兩個空的欄位;而同樣鍍層的鋼版本,那兩個位置放的是應力消除與除氫熱處理。

什麼是無電解鎳(化學鎳)?

ISO 4527 描述自催化鎳磷鍍層是在常壓下、於高溫且通常呈弱酸性的溶液中,以次磷酸根離子作為還原劑,經由鎳離子的催化還原而產生。由於沉積出來的鎳合金本身就是反應的催化劑,這個製程是自我維持的。過程中不用電流;而只要溶液能在表面自由循環,鍍層在形狀不規則的零件上厚度是均勻的。

磷含量越高,無電解鎳就越好嗎?

要看你要哪一個性質。ISO 4527 的前言寫著:當磷含量提高到質量分率 8 % 或以上時,耐蝕表現顯著改善;而當磷含量降到那個水準以下時,耐磨性改善。它並補充:經過適當的熱處理,高磷鍍層會展現大幅提高的微硬度,因而也提高耐磨性。

鍍層厚度的要求管到哪裡?

管到一顆 20 mm 的球碰得到的地方。第 6.4 條寫著:代號中所指定的厚度是最小局部厚度,而它應在顯著表面上任何一個直徑 20 公釐的球碰得到的點量測,除非買方另有指定。

鍍層業者可以因為零件本來就有的刮痕而退貨嗎?

不可以;而且如果零件是受損的,標準說本來就不該鍍。源自基材表面狀態的瑕疵與差異,條文點名刮痕、氣孔、輥痕、夾雜,不得作為退貨理由。另外標準也寫著受損的基材不應施鍍,並警告鍍前既有的缺陷(包括隱藏的)可能被鍍層複製出來。

無電解鎳會讓零件的表面變得比較好嗎?

一般不會。第 6.3 條的一個註寫著:自催化鎳鍍層的表面粗度通常不會優於鍍前基材的粗度,除非基材表面極為光滑而發生了微整平。

鹽霧結果能預測鍍層可以撐多久嗎?

標準說不必然。第 6.8 條的註寫著:人工氣氛中的腐蝕試驗,不必然與成品的使用壽命或表現有關。該條把腐蝕試驗與其判定準則都交給買方。

參考資料

ISO 4527:2003 讀自公開預覽。這份標準的預覽收錄了前付與內文至第 6 頁 6.8 結束為止。第 6.9 至 6.17 條、講抽樣的第 7 條,以及附錄 A 到 D 全部落在預覽之外,本頁不引用其中任何內容。那包括講熱處理的規範性附錄、講厚度與成分的指引,以及抽樣程序。本頁不把任何熱處理的溫度或時間當作要求給出;代號示例裡的那些數字是標準自己用來說明記法的示例,本頁也只當示例呈現。本頁不建議任何厚度值,那份指引在預覽之外的附錄裡。講鍍後除氫的那一條同樣在預覽之外,所以本頁只陳述該條存在、代號裡保留了 ER 這個欄位,以及買方必須提供零件的抗拉強度。本頁不主張這種鍍層適合或不適合高強度扣件,也不把它的耐蝕表現與任何鋅系鍍層做數值比較。這份標準目前處於 90.20(系統性複審中)階段,2021 年複審確認仍為現行版本;它是第二版,取代 ISO 4527:1987。

詢價

下無電解鎳的單時,那串代號本身就是規格:基材合金、鍍前熱處理、磷含量與最小局部厚度、 鍍在上面的東西、鍍後熱處理。再在圖面上標出顯著表面,因為厚度要求就住在那裡; 以及零件的抗拉強度,標準把它列在必要資訊裡。

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