​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，鋅合（hé）金擁有熔點較低、鑄造性能好、經濟效益高等優勢，在汽（qì）車工業（yè）、家用（yòng）電器、日用五金等（děng）行業得（dé）到廣泛的應用（yòng）。鋅合金壓鑄件按使用要求分為兩類，一類是（shì）結構功能性壓鑄件，另一類是無特殊要求的零部（bù）件。由於鋅合金活（huó）潑、易（yì）腐蝕，一般覆蓋保護性鍍層之後才能應用。鋅合（hé）金表麵電鍍時容易形成置換（huàn）反應層，引起鍍層界麵結合力不良，工件也會因其表麵致密性（xìng）不好而含（hán）電鍍液。這些潛在的問題一段時間後會以鍍層（céng）起泡的形式表現（xiàn）出來，引起嚴重的質（zhì）量問題，明確鋅合（hé）金壓鑄件電鍍後起泡（pào）原（yuán）因並製定消除對策十分重要。

本文從生產原料及其精煉（liàn）、壓（yā）鑄工藝，鍍前處理和（hé）電鍍過程等（děng）角（jiǎo）度，分析了導致鋅合（hé）金壓鑄件電鍍後起泡（pào）的原（yuán）因，並提出了對策。

1鋅合金壓鑄件生產

多層鍍（dù）層（céng）包裹的狀態（tài），其電鍍加工是一個環環相扣的過程，每一道工序得到的表麵狀態都具有（yǒu）傳遞性。

在生產中壓鑄鋅合金原料成分、鋅合金和回收料（liào）比例（lì）不合理以（yǐ）及精煉效（xiào）果差（chà），壓鑄模具設計及壓鑄工藝參數不合理，鍍前（qián）處理質量差及後（hòu）續各電鍍工藝不合（hé）理都可能導致起泡。因此，起泡問題的排（pái）查需要在生產流（liú）程上多點進行監測，特別是鋅合金壓鑄（zhù）件鍍前表麵狀態的檢測，同時（shí）也（yě）要對（duì）初始鍍層與基（jī）體的結合力（lì）以及鍍層（céng）的覆蓋率、致密度進（jìn）行全麵的監測（cè）。

2導致起泡缺陷的原因

2.1原（yuán）料及精煉的影響

鋅合金壓鑄件（jiàn）一般使用含鋁量為（wéi）3%-4%的鋅鋁合金，按照壓鑄鋅（xīn）合金標準（zhǔn），需要檢測的化學成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛（qiān）、鐵、鎘、錫（xī）等8項。其中鉛、鎘雜質的含量對鋅合金壓鑄（zhù）件質量的影響最為（wéi）顯著（zhe）。在對鋅合（hé）金壓鑄件出現起泡問題的研（yán）究分析表明：壓鑄鋅合金的鉛、鎘含量較低(Pb<0.002%，Cd<0.002%)時起泡問題較（jiào）少，較高（gāo）(Pb<0.015%，Cd<0.01%)時產品出現（xiàn）的起泡問（wèn）題顯著增加。其主（zhǔ）要原因是鋅（xīn）合金壓鑄件中（zhōng）的鉛、鎘、錫等雜質會在晶界處聚集而導（dǎo）致晶間腐蝕，晶間腐蝕處會膨脹而頂起鍍層，引起起（qǐ）泡問題。

在鋅合金壓鑄（zhù）過程中會不斷產（chǎn）生（shēng）壓鑄澆道凝料以（yǐ）及其他廢料，用來壓鑄的鋅合金液都（dōu）是由新料與回收料混（hún）合熔煉而成。文（wén）獻中研究了回收料摻入比率及精煉對壓鑄鋅合金狀態（tài）的影響。在鋅合金的熔煉過程中，回收料的摻入會顯著地影響（xiǎng）鋅合金的（de）組織性能（néng），。

精（jīng）煉前後組織對比說明：當摻入50%回收料時，氯（lǜ）化氨精煉後基本可以消除鋅合金中的雜質（zhì）；當全部是回收料時，精（jīng）煉雖然可以明顯地改善鋅合（hé）金（jīn）的組織，但精煉後依然還存在40%雜質。壓鑄鋅合金中雜質含量高（gāo）對（duì）鋅合金液的壓鑄成型能力及鋅合金的力學（xué）性能都不利，引起電鍍後起（qǐ）泡的概率也會大（dà）大增加。

鋅合金（jīn）原料（liào）中的雜質含量、熔煉回（huí）收料的摻入（rù）比率及精煉對壓鑄產品（pǐn）質量都有（yǒu）較大影響，這種影響會依次傳（chuán）遞，最終（zhōng）影響（xiǎng）到鋅合金件電鍍後的質量。因此，鋅合金壓鑄生產不僅（jǐn）要嚴把原料質（zhì）量關（guān），而且（qiě）要對壓鑄前鋅合金液進行質量監測。

2.2壓鑄模具的影（yǐng）響

壓鑄是鋅合金件製作的關鍵步驟，壓鑄模具的設計和壓鑄參數的設置對壓鑄件質量都有明（míng）顯的影響。其中澆口和澆道是將鋅合金液（yè）引向型腔的過道，型腔則（zé）是成型壓鑄件（jiàn）的腔體和壓鑄件直接接觸，澆口和澆道（dào）的（de）設計（jì）、型腔（qiāng）分布等對於壓鑄件（jiàn）的質量而已至關重要。合理的模具設計既要保證完整充型，也要保證充型過程中（zhōng）盡（jìn）量少出現卷氣（qì）等（děng）現象。梯形澆道所產生的氣孔量要多於橢圓形澆（jiāo）口，設計橢圓形澆道在壓鑄（zhù）質量上優要於梯形澆道。壓鑄鋅合金件的多孔組織對其機械性能和電鍍質量都十分（fèn）不利。

在壓鑄過程中（zhōng），壓鑄的壓力、溫度以及模（mó）具的（de）溫度等對鋅合金壓（yā）鑄（zhù）件質（zhì）量的影響主要表（biǎo）現在氣孔、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（hòu）的組織有明顯的孔洞，而（ér）模溫為（wéi）165°C和170°C時的組織更為（wéi）致密。

鋅合金壓鑄過程中（zhōng）產生的氣泡、冷隔和裂紋等缺陷都會給後續的清理和電鍍帶來困難（nán），保證壓鑄件質量才能為電鍍提供優質的（de）基體材（cái）料。要（yào）對壓鑄（zhù）件進行嚴格的質量檢測，不能達標則果斷報廢，否則將給後續加工帶來更大的（de）損失。

2.3電鍍前處理的影響

鋅合金壓鑄件在電鍍前還要進行多道（dào）前（qián）處（chù）理工序，主要包（bāo）括打磨、拋光、除蠟、除油、酸蝕活（huó）化等。

鋅合金壓鑄件表麵隻有0.05-0.10mm的表麵致密層。致密層下組織疏鬆多孔，如果打磨露出疏鬆多孔組織，後續電鍍將出現漏鍍、孔洞、積液等問（wèn）題。另外，拋光膏塗抹不均勻所（suǒ）引（yǐn）起的拋光過程中局部過（guò）熱而產（chǎn）生的麻點，以及拋光膏未清理幹淨，也都會導致（zhì）電鍍後起泡。除蠟、除油需（xū）要將表麵（miàn）的蠟及油脂清除幹淨，這樣才能保（bǎo）證電鍍時基體有清潔活（huó）化的表麵。酸（suān）蝕活化，一般用弱酸短時間侵蝕，不宜時間過長（zhǎng），侵蝕後的鋅合金表麵更利於電鍍。

2.4電鍍過程的影響

鋅合金（jīn）壓鑄件為了獲得良好的裝飾性和耐腐蝕性，在壓（yā）鑄完成後要進（jìn）行相應的電鍍處理（lǐ），一般包括鍍銅層、鍍鎳層（céng）和鍍鉻層。

鋅合金壓鑄（zhù）件電鍍過程中一般要氰化物（wù）預鍍銅，抑製預鍍銅中置換鍍銅的出現至關重要。研究表明：在氰化鍍銅中，當氰化鈉含量低時，試樣的電位（wèi）較正，表麵很快形成暗紅色置換銅（tóng）而對鍍層結合力不利；氰化鈉含量較高時電位較負，試樣表麵未見有置換銅生成。然而高的（de）氰化鈉濃度會抑製鍍層的沉積，因此氰化鈉的濃度（dù）要控製適度。鋅合金壓鑄件電鍍鎳的過程中，一般由於鎳（niè）孔隙率（lǜ）較高（gāo），需要較厚的鍍（dù）層才能達到密封的要求。研究表明鋅合金壓鑄件中性電（diàn）鍍鎳技術，其鍍液近中性，對工件的腐蝕少，鍍液中的檸檬酸鈉會（huì）掩蔽基體溶出的Zn2+。鋅合金壓鑄件電鍍鉻（gè）液中Zn2+的濃度不能過高，否則會使電流密度大的部位上出現疏（shū）鬆、燒焦。

鋅合金壓（yā）鑄件電鍍（dù）後起泡現象如圖8所示，一般（bān）鍍件表麵沒有明顯破壞，而是整個（gè）鍍層呈現隆起（qǐ）。這說明起泡問題是由底層或內層電鍍引起的，特別是打底鍍（dù）層的結合力和覆（fù）蓋率。

在鋅合金壓鑄件多層電鍍過程中，鍍層的結合力、覆蓋率和致密程度對鍍後（hòu）起泡的影（yǐng）響至關重要，同時電鍍過程中的過度析氫也會對起泡問題有一定貢獻。

(1)鋅基體（tǐ）、鍍銅（tóng）層、鍍鎳層均無孔缺陷；

(2)鋅基（jī）體和鍍銅層無缺（quē）陷，但鍍鎳層存（cún）在孔缺陷；

(3)鋅基體和鍍（dù）鎳層無缺陷，但鍍銅層存在孔缺陷（xiàn）；

(4)鋅基體無缺陷，但鍍銅（tóng）層和鍍（dù）鎳層存在孔缺陷；

(5)鋅基（jī）體存在孔缺陷，但鍍（dù）銅層和鍍鎳層（céng）無缺陷；

(6)鋅基（jī）體（tǐ）和鍍（dù）鎳層存在孔缺陷，但鍍銅層無缺陷；

(7)鋅基體和鍍銅層存在孔缺（quē）陷（xiàn），但鍍鎳層（céng）無（wú）缺（quē）陷；

(8)鋅基體、鍍銅層和鍍（dù）鎳層均存在（zài）孔缺陷。

鋅合金壓鑄件多層電鍍中，上述(3)、(5)、(6)、(7)四種情（qíng）形中，底層或基體有孔洞等缺陷，而孔洞缺陷的外（wài）部存（cún）在致密的密封層，在電（diàn）鍍（dù）過程中這樣的密封腔（qiāng）體會儲存一定的電鍍液，經（jīng）過（guò）一係列的反應就會影響到界麵的結合力，同時腔體內產生一（yī）定（dìng）的壓力（lì），經過一段時間就會導致起泡問題。而在(2)、(4)、(6)、(8)四種情況下，鍍層內部或（huò）基體存在通向鍍層的最外表麵通道，通（tōng）道中會儲存電鍍液等雜質，當腐蝕發生時，由於鋅合金基體（tǐ）與各鍍層間的腐蝕電位不（bú）同，會形（xíng）成腐蝕原電池，同（tóng）時腐蝕產物也可能會順（shùn）著孔道擴（kuò）散到表（biǎo）麵，形成腐（fǔ）蝕黴斑。

打底鍍層出現置換鍍與否（fǒu）以及鍍層的致密覆蓋程度對鋅合金壓鑄件電鍍質量的影響最為關鍵，需要特別關注。鍍前鋅合金壓鑄件的缺陷難（nán）以用肉眼直接（jiē）觀（guān）察（chá），可以利用滲透（tòu）染色的方法先用滲透劑在表麵滲透，然後用顯色（sè）劑使缺陷顯露出來，從而達到檢測的效果。

3結（jié）論及建（jiàn）議（yì）

基於以（yǐ）上的綜述（shù）和（hé）分析，總結引起鋅合（hé）金壓鑄件電鍍後起（qǐ）泡問題（tí）的原因有：(1)壓鑄鋅合金液中存在有害雜質(主要是鉛、鎘等)；(2)鋅合金壓鑄模具及工藝（yì）引（yǐn）起了表麵缺陷(主要（yào）包括氣泡、冷（lěng）隔等)；(3)打磨時破壞了壓鑄件表麵致密層或拋光過熱而出現表麵惰性區域；(4)除蠟、除（chú）油（yóu）等清理不徹（chè）底或過酸蝕；(5)打底電鍍（dù）層出現（xiàn）置換；(6)多層（céng）電鍍孔隙中含有鍍液。其中，鍍前表麵質量、打底鍍層置換鍍及覆蓋率（lǜ）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，而（ér）且對鍍前、鍍後質量都要嚴格把關。可在電鍍前對鋅（xīn）合金壓鑄件進行滲透（tòu）顯色檢測，以保證鍍前基體表麵的質量。