鋅合金壓鑄件電鍍層起泡成因與消除對策

相比於銅、鋁等合金，鋅（xīn）合金擁有熔（róng）點較低、鑄造性能好、經濟效益高等（děng）優勢，在汽車工（gōng）業、家用電器、日用五金等行業得到廣泛的應用。鋅合金壓鑄件按使用要求分為兩類，一類是結（jié）構功能性壓鑄件，另一類是無特殊要求的零部件。由於鋅合金（jīn）活潑、易腐蝕，一（yī）般覆蓋保護性（xìng）鍍層之後才能應用。鋅合金（jīn）表麵電（diàn）鍍時容（róng）易形成置換反應層，引起鍍層界麵結合力不良，工件也會（huì）因其表麵致密性不好而含電鍍液。這些潛在的問題一（yī）段時間後會以（yǐ）鍍層起泡的形式表現出來，引起（qǐ）嚴（yán）重的質量問題，明確鋅合金壓鑄件電鍍後（hòu）起泡原因並製定消除對（duì）策十分重要。

本文從生產原料及其精煉、壓鑄工藝，鍍前（qián）處理和電鍍過程等角度，分析了導致鋅合（hé）金（jīn）壓鑄件電鍍後起泡的（de）原因，並提出了對策。

1鋅合金壓鑄件生產

多層（céng）鍍層包裹的狀態，其電鍍加工是一個環環相扣的過程，每（měi）一（yī）道工序得（dé）到的表麵狀態都具有傳遞（dì）性。

在生產中壓鑄鋅合金原料成分、鋅合金（jīn）和回收料比例不合理以及精煉效果差，壓鑄模具設計及壓鑄工藝參數不合理，鍍前（qián）處理質量（liàng）差及後續各電鍍工藝不合理都可能導致起泡。因此，起泡問題的排查（chá）需要在（zài）生產流程上（shàng）多點進行監測，特別是鋅合金壓鑄（zhù）件鍍前表麵狀態的檢測（cè），同時也要對初始鍍層與基體的結合力以及鍍層的覆蓋率、致密度進（jìn）行全麵的監測。

2導致起泡缺陷的原因

2.1原料及精煉的影響

鋅合金壓鑄件一般使用含（hán）鋁量為3%-4%的鋅鋁合金，按照壓鑄鋅合金標準，需要檢測的化學成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫（xī）等8項。其中鉛、鎘雜質的含量對鋅（xīn）合金壓鑄件（jiàn）質量的影響最為（wéi）顯著。在對鋅合金壓鑄件出現起泡問題的研究分析表明：壓鑄鋅合金的（de）鉛、鎘（gé）含量較低(Pb<0.002%，Cd<0.002%)時（shí）起泡問題較少，較（jiào）高(Pb<0.015%，Cd<0.01%)時產品出現的（de）起泡問題（tí）顯著增加。其主（zhǔ）要原因是鋅合金壓鑄件中的鉛、鎘、錫等雜質會在晶界處（chù）聚集而導（dǎo）致（zhì）晶間腐（fǔ）蝕（shí），晶間腐蝕處會膨脹而頂起鍍層，引起起泡（pào）問題。

在鋅合金壓鑄（zhù）過程中會不（bú）斷產生壓鑄澆道凝（níng）料以及其他廢料，用來壓鑄的鋅合金液都是由新料與回收料（liào）混合（hé）熔煉而成。文獻中研究了（le）回收料（liào）摻入比率及精煉（liàn）對壓鑄鋅（xīn）合金狀態（tài）的影響。在鋅合金的熔煉（liàn）過程中，回收（shōu）料的摻入會顯著地影響鋅合金的組（zǔ）織性能，。

精煉前後組（zǔ）織對比說明：當摻入50%回收（shōu）料時，氯化氨精（jīng）煉後基本（běn）可以消除鋅合金中的雜質；當全（quán）部是回收料（liào）時，精煉（liàn）雖然可以明顯地改善鋅合金的組織，但精煉後依然還（hái）存在40%雜質。壓鑄鋅合金中雜質含量高對鋅合金液的壓鑄成型能力及鋅合金的（de）力學性能都不利，引起電鍍後起泡的概率也會大大增加。

鋅（xīn）合金原料中的雜（zá）質含量、熔煉回（huí）收料的摻入比率及精煉對（duì）壓鑄產（chǎn）品質量都有較大影響，這種影響會依次傳遞，最終影響到鋅合金件電鍍後的質量。因此，鋅合金壓鑄生產不僅要嚴把原料質量關，而且要對壓（yā）鑄前鋅（xīn）合金液進行質量監測。

2.2壓鑄模具的影響

壓鑄是鋅（xīn）合金件（jiàn）製（zhì）作的關鍵步（bù）驟，壓鑄模具的設計和壓鑄參數（shù）的設置對壓鑄件質量都有明顯（xiǎn）的影響。其中澆口和（hé）澆道是將鋅合金液引向型腔的過道，型腔則是成（chéng）型壓鑄（zhù）件的腔體和壓鑄件直接接觸，澆口和澆道的設計、型腔分布（bù）等對於壓鑄（zhù）件的質量而已至關重要。合理的模具設計既要保證完整充型，也要保證充型（xíng）過程中盡（jìn）量少（shǎo）出現卷氣等現象。梯形澆道所產（chǎn）生的氣孔量（liàng）要多於橢圓形（xíng）澆口，設（shè）計橢圓形澆道在壓鑄質量上優要於梯形澆道。壓（yā）鑄鋅合金件的多孔組織對其機械性能（néng）和電鍍質量都（dōu）十分不利。

在壓鑄過程中，壓（yā）鑄的壓力、溫度以及模（mó）具的（de）溫度等對鋅合金壓（yā）鑄件（jiàn）質量（liàng）的影響主要表現（xiàn）在（zài）氣孔、冷隔等壓鑄缺陷方麵。針對模具溫度的研究表明，當模溫在160°C時，壓鑄後的組織有明顯的孔洞，而模溫為165°C和170°C時（shí）的組織更為致密。

鋅合（hé）金壓（yā）鑄過程中產生的氣泡、冷隔和裂紋等（děng）缺陷（xiàn）都會給（gěi）後續的清理和電鍍帶來困難，保證壓鑄件質量才能為電鍍（dù）提供優質的基體材料。要對壓鑄件（jiàn）進行（háng）嚴格的質量檢測，不能達標則果斷報廢，否則將給後續加工帶來更大的損失。

2.3電鍍前處理的影響

鋅合金壓鑄件在電鍍前（qián）還要進行（háng）多道前處理工序（xù），主要包括打磨、拋光、除（chú）蠟、除油、酸蝕活化等。

鋅合金壓鑄（zhù）件表麵隻有0.05-0.10mm的表麵致密層。致密層下組（zǔ）織疏鬆多孔，如果打磨露（lù）出（chū）疏鬆多孔組織（zhī），後續電鍍將出現漏鍍、孔洞、積液等問題。另外，拋光膏塗抹不均勻所引起的拋（pāo）光過程中局部過熱而產生的（de）麻點，以及拋光膏未清理幹淨，也都會（huì）導致（zhì）電鍍後起（qǐ）泡。除蠟、除油需要將表麵的蠟（là）及油脂清除幹淨，這（zhè）樣才能保證電（diàn）鍍（dù）時基體有清潔（jié）活化的表麵（miàn）。酸蝕活（huó）化，一般用弱酸短時間侵蝕，不宜時間過長，侵蝕後的（de）鋅合（hé）金表麵更利於電鍍。

2.4電鍍過程的影響

鋅合金壓鑄件為（wéi）了獲得良好的裝飾性和（hé）耐腐（fǔ）蝕性，在壓鑄完成後要進行相應的電鍍處理，一般包括鍍銅層、鍍鎳層和鍍鉻（gè）層。

鋅合金壓鑄件電鍍過程中一般要氰化（huà）物預鍍銅，抑製預鍍銅中置（zhì）換鍍銅的出現至關重要。研究表明：在氰化鍍（dù）銅中，當氰化鈉含量低（dī）時，試樣的電位較正，表麵很快形成暗紅色（sè）置（zhì）換銅而（ér）對鍍層結合力不利（lì）；氰化鈉含量較高時電位較負，試樣表麵未見有置換（huàn）銅生成。然而高的氰化鈉濃度會抑製鍍（dù）層的（de）沉積，因此氰化鈉的濃度要控製適（shì）度。鋅合（hé）金壓鑄件電鍍鎳的（de）過程中，一般由於鎳孔隙率較高，需要較厚的鍍層才能達到密封的要求。研究表明鋅（xīn）合金壓鑄件（jiàn）中性電鍍鎳技術，其鍍液近中性，對工件的腐（fǔ）蝕少，鍍（dù）液（yè）中（zhōng）的（de）檸檬酸鈉會掩蔽基（jī）體溶出的Zn2+。鋅合金壓鑄件電鍍鉻液中Zn2+的濃度（dù）不能過高，否則會使電流密度大的部位上出現疏（shū）鬆、燒焦。

鋅合金壓鑄件電鍍後起泡現象如（rú）圖8所示（shì），一般鍍件（jiàn）表麵沒有明顯破壞（huài），而是整（zhěng）個鍍層呈現（xiàn）隆起。這說明起泡問題是由底層或內層電鍍引起的，特別（bié）是打（dǎ）底鍍層的結合力和覆蓋率。

在（zài）鋅合金壓鑄（zhù）件多層電鍍（dù）過程中，鍍層的結合力（lì）、覆（fù）蓋率和致密程度（dù）對鍍後起泡的（de）影響（xiǎng）至關重要，同（tóng）時電鍍過（guò）程中（zhōng）的過度析（xī）氫也會對起泡問題有一（yī）定貢獻。

(1)鋅基體、鍍銅層、鍍鎳層均無孔缺陷；

(2)鋅基體和鍍銅（tóng）層無缺陷（xiàn），但鍍鎳層存在孔缺陷；

(3)鋅基體和鍍鎳層無缺陷，但鍍銅（tóng）層存在孔缺陷；

(4)鋅基體無缺陷，但鍍銅層和鍍鎳層存在（zài）孔缺（quē）陷；

(5)鋅基體存在孔（kǒng）缺陷，但鍍銅（tóng）層和鍍鎳層無缺陷（xiàn）；

(6)鋅基體和（hé）鍍鎳層存在孔缺陷，但（dàn）鍍銅層無缺（quē）陷；

(7)鋅基體和鍍（dù）銅層存在孔缺陷，但鍍（dù）鎳層無缺陷；

(8)鋅基體、鍍銅層和鍍鎳層均（jun1）存在（zài）孔缺陷。

鋅（xīn）合金壓鑄件多層（céng）電鍍中（zhōng），上（shàng）述(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層或基體有孔洞等缺陷，而孔洞缺陷的外部存在致密的密封（fēng）層，在（zài）電鍍過程中這樣的密封腔體會儲存一定的電（diàn）鍍液，經過一係列的（de）反應就會影響到界麵的結合力，同時腔體內產（chǎn）生一定（dìng）的壓（yā）力，經過一段時間就會導致起泡問題。而（ér）在(2)、(4)、(6)、(8)四種情況下，鍍層內部或基體（tǐ）存在通向鍍層的最外表麵通道，通道中會儲存電鍍液等雜質，當腐蝕發生（shēng）時，由於鋅合金基體與各鍍層間的腐蝕電（diàn）位不同，會形成腐（fǔ）蝕原電池，同時腐蝕產物也可能會順著孔道擴散到表麵，形成腐蝕黴斑。

打底鍍層出現置換鍍與否以及鍍層的致密覆蓋程度對鋅合金壓鑄件（jiàn）電（diàn）鍍質量的影響最為關鍵，需要（yào）特別關（guān）注。鍍前鋅合金壓鑄件的缺陷難（nán）以用肉眼直接觀察，可以利用滲透染色的方法（fǎ）先用（yòng）滲透劑在表麵滲透，然（rán）後用顯色劑使缺陷（xiàn）顯露出來（lái），從而達到檢測的效果。

3結論及建議

基於以上（shàng）的綜述和分析，總結（jié）引起鋅合（hé）金壓鑄件電鍍後起泡問題的原因有：(1)壓鑄鋅合金（jīn）液中存在有害雜質(主要是鉛（qiān）、鎘等)；(2)鋅合金壓鑄模具及工藝（yì）引起了表麵缺陷(主要包括氣（qì）泡、冷隔等)；(3)打磨時破壞了壓鑄（zhù）件（jiàn）表麵致密層或拋光過熱而出現表麵惰性區（qū）域；(4)除蠟（là）、除油等清理不徹底（dǐ）或過酸蝕；(5)打底電鍍層出（chū）現置（zhì）換；(6)多層電鍍孔隙中含有鍍液。其中，鍍前表麵質（zhì）量、打底鍍層置換鍍及覆蓋率是起泡問題的最大隱患。鋅合金壓鑄件電鍍起泡問題的防治最為重要的是對初（chū）始鍍層質量的控製（zhì），而且對鍍前、鍍後質（zhì）量都要嚴格（gé）把關。可在電鍍前對鋅合金壓鑄件進行滲透顯色檢測，以保證（zhèng）鍍前基體表麵的質量。