鋅合金壓鑄件電鍍層起泡成因與消除對策

相比於銅（tóng）、鋁等（děng）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，在汽車工業、家用電（diàn）器、日用五金等（děng）行業得到（dào）廣泛（fàn）的應用。鋅合金壓鑄件按使用要求分為兩類，一類是結構功能性壓鑄件，另一類是無（wú）特殊要求的零部件。由於鋅合金活（huó）潑、易腐蝕，一般覆（fù）蓋保護性（xìng）鍍層之（zhī）後才能應用。鋅合金表麵電鍍時容易形成置換反應層，引起（qǐ）鍍層界麵結合力不（bú）良，工件（jiàn）也會因其表麵致密性不好而含電鍍（dù）液（yè）。這些潛在的（de）問題一段時間後會以鍍層起泡的（de）形式表現出來，引起嚴重的質量問（wèn）題，明確（què）鋅合金壓鑄件電鍍後起泡原因並製（zhì）定（dìng）消除對策十分重要。

本（běn）文從生產原料及其精煉、壓鑄工藝，鍍前處理和電鍍過程等角度，分析了導致鋅（xīn）合金壓鑄件電鍍後起泡的（de）原因，並提出了對策。

1鋅（xīn）合金壓鑄件生產

多層鍍層包裹的狀態，其電（diàn）鍍加工是一個環環相扣的過程（chéng），每一（yī）道工序得到的表麵狀態都具有傳遞性。

在生產（chǎn）中壓鑄鋅合金原料成分、鋅合金和回收料比例不合理以及精（jīng）煉效果差，壓鑄模具設計及壓鑄工藝（yì）參數不合理，鍍（dù）前（qián）處理質量差及後續各電鍍工（gōng）藝（yì）不合理都可能導致起泡。因此，起泡問題的排查（chá）需（xū）要在生產流（liú）程上多點進行監測，特別是鋅合金壓鑄件鍍（dù）前表（biǎo）麵狀態的檢測，同時也要對（duì）初始鍍層與（yǔ）基體的結合力以及鍍層的覆蓋率、致密度進行全麵的監測。

2導致起泡缺陷的原因

2.1原（yuán）料及精煉的影響

鋅合金壓鑄件一般使用含鋁量為3%-4%的鋅鋁合金，按照壓鑄鋅合金標準，需要（yào）檢測的化（huà）學成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫等8項。其中鉛、鎘雜質的含量對鋅合金壓鑄件質量的影響最為（wéi）顯著。在對鋅合金壓鑄件（jiàn）出現起泡問題（tí）的（de）研（yán）究分析表明：壓鑄鋅合金的鉛、鎘含（hán）量較低(Pb<0.002%，Cd<0.002%)時（shí）起泡問題較少，較高（gāo）(Pb<0.015%，Cd<0.01%)時產品出現（xiàn）的起泡問題顯著增加。其主（zhǔ）要（yào）原因是鋅合金壓鑄件中的鉛、鎘、錫等雜質會在晶界處聚集（jí）而導致晶間腐蝕，晶（jīng）間腐蝕處會膨脹（zhàng）而（ér）頂起（qǐ）鍍層，引起起泡問題。

在鋅合金壓鑄過程中會不斷產生壓鑄澆道凝料以及其他廢料，用（yòng）來壓鑄的鋅合金液都是由新料與（yǔ）回收料混合熔煉而成。文獻中研究了回收料摻入比率及精（jīng）煉對壓鑄（zhù）鋅合金狀態的影響。在鋅合金的熔煉過程中，回收（shōu）料（liào）的摻入會（huì）顯著地影響鋅合金的組織性（xìng）能，。

精煉前後組織對比（bǐ）說明：當摻入50%回收料時，氯化氨精煉後基本可（kě）以消除鋅合金中的雜質；當全部是回收料時，精煉雖然可以（yǐ）明顯地（dì）改善鋅合金的組織，但精煉後依然還存在40%雜質。壓鑄鋅合金中雜質（zhì）含量高對鋅合金液的（de）壓鑄成（chéng）型能力及鋅合金的力學性能都不利（lì），引起（qǐ）電鍍後起泡的概率也會大大增加。

鋅合金原（yuán）料（liào）中的雜質含量、熔煉回收料的摻（chān）入比率及（jí）精煉對壓鑄（zhù）產品質量都（dōu）有（yǒu）較大影響，這種影響會依次傳遞，最（zuì）終影響到鋅合（hé）金件電鍍後的質（zhì）量。因此，鋅合（hé）金壓鑄生產不僅要嚴把原料質量關，而且（qiě）要（yào）對壓鑄前鋅合金液進行質量監測（cè）。

2.2壓鑄模具的影響

壓鑄是鋅合金件製作的（de）關鍵步驟，壓鑄（zhù）模具的設計和壓鑄參數的設置（zhì）對壓鑄件質量都有明顯的影響。其（qí）中澆口（kǒu）和澆道是將鋅合金液引向型腔的過道，型腔則是成型壓鑄件的腔體和壓鑄件直接接（jiē）觸，澆（jiāo）口和澆道（dào）的設（shè）計、型腔（qiāng）分布等（děng）對於壓鑄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）過程中盡量少出現卷氣等（děng）現象。梯形澆道所產生的氣孔量要多於（yú）橢圓形澆口，設計（jì）橢圓形澆道在壓鑄質量上（shàng）優要於梯形（xíng）澆道。壓鑄鋅（xīn）合金件（jiàn）的多（duō）孔組織對其機械性能和電鍍質量都十分不利。

在（zài）壓（yā）鑄過程中，壓鑄的壓力（lì）、溫度以及模具的溫度等對鋅合金壓鑄件質量的（de）影響主要表現在氣孔、冷隔等壓鑄缺陷方（fāng）麵。針對模（mó）具（jù）溫（wēn）度的研究表明，當（dāng）模溫在160°C時，壓鑄後的組織（zhī）有明顯的孔洞，而模溫為165°C和170°C時的組織更為（wéi）致密。

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

2.3電鍍前處理的影（yǐng）響

鋅合金壓（yā）鑄件在電鍍（dù）前還要進行多道前處（chù）理工序，主要包括打（dǎ）磨、拋光、除蠟、除油、酸蝕活化（huà）等。

鋅合金壓鑄件表麵隻有0.05-0.10mm的表（biǎo）麵致密（mì）層。致密層下組織疏鬆多孔，如果（guǒ）打磨露（lù）出疏鬆多孔組織，後續電鍍將出現漏鍍、孔洞（dòng）、積液等問題。另（lìng）外，拋光膏塗抹不均勻所引起的拋光過程中局部過熱（rè）而（ér）產生的麻點，以及拋光膏（gāo）未清理幹淨，也都（dōu）會導致電鍍後起泡。除蠟、除（chú）油需要（yào）將表麵的蠟及油（yóu）脂清除幹淨，這（zhè）樣才能保證電鍍時基體有清潔活化的表麵。酸（suān）蝕活化，一般（bān）用弱（ruò）酸短時間侵蝕，不宜時間過長，侵蝕（shí）後的（de）鋅合金表麵更利於電鍍。

2.4電鍍過（guò）程的影響

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

鋅合金壓鑄件電鍍過程中一（yī）般要氰化物預鍍銅，抑製預（yù）鍍銅中置換鍍銅的（de）出現至關（guān）重要。研究表明：在（zài）氰化鍍銅（tóng）中，當（dāng）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（shēng）成（chéng）。然而高的氰化鈉濃度會抑製鍍層的沉積，因此氰化鈉（nà）的濃度要控製適度。鋅合金壓鑄件（jiàn）電鍍鎳的過程中（zhōng），一般由（yóu）於鎳孔隙率較高，需要較厚的鍍層才能達到密封的要求。研究表明鋅合金壓鑄件中性電鍍鎳技術，其（qí）鍍液近中性，對工件的腐蝕（shí）少，鍍（dù）液中的檸（níng）檬酸鈉會（huì）掩蔽（bì）基體溶出的Zn2+。鋅合金壓鑄件電鍍鉻液中Zn2+的濃度不能過高，否則會使電流密（mì）度大的部位上出（chū）現疏鬆、燒焦。

鋅合金（jīn）壓鑄件電（diàn）鍍後起泡現象如圖8所示，一般鍍件表麵沒有明（míng）顯破壞，而是整個鍍（dù）層呈現隆起。這說明起泡問題是由底層或內層電鍍引起（qǐ）的，特別是打底鍍層的結合力和覆蓋率。

在鋅合金壓鑄件多層（céng）電鍍過程中，鍍層的結合力、覆蓋（gài）率和致密程度對鍍後起泡的影響至關重要，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（xīn）基（jī）體（tǐ）、鍍銅（tóng）層（céng）、鍍鎳層均無孔缺陷；

(2)鋅基體和鍍銅層無缺陷，但鍍鎳層存在孔缺（quē）陷（xiàn）；

(3)鋅基體和鍍鎳層無缺陷，但鍍銅層（céng）存在孔缺陷；

(4)鋅基體無缺陷，但鍍（dù）銅層和鍍鎳層存（cún）在孔缺陷；

(5)鋅基體存在孔缺陷，但鍍銅層和鍍鎳層無缺陷（xiàn）；

(6)鋅（xīn）基（jī）體和鍍鎳層存在孔缺陷，但鍍銅層無缺陷；

(7)鋅基體和鍍（dù）銅（tóng）層存在孔（kǒng）缺陷（xiàn），但鍍鎳層無（wú）缺陷；

(8)鋅基體、鍍銅層和鍍（dù）鎳層均存在孔缺陷。

鋅合金壓鑄件多層電鍍中，上述(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層（céng）或基體有（yǒu）孔洞等缺陷，而孔洞缺陷（xiàn）的（de）外部存在致密的密封層，在電鍍過（guò）程中這樣的密（mì）封腔體會儲存一定的電鍍液，經過一係列的反應就會影響到界麵（miàn）的（de）結合力，同時腔體內產（chǎn）生一定（dìng）的壓力，經過一段時（shí）間就會導致起（qǐ）泡問題。而在(2)、(4)、(6)、(8)四種情況下，鍍層（céng）內（nèi）部或基體（tǐ）存（cún）在通向鍍層的最外表麵通道，通道中會儲存電（diàn）鍍液等雜質（zhì），當腐蝕發生時，由於鋅合金基體與各鍍層（céng）間的腐蝕電位不同，會形成腐蝕原電（diàn）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（dù）與否以及鍍層的致密覆蓋程（chéng）度對鋅合金壓鑄件電鍍質量的影（yǐng）響最為關鍵，需要特別關注。鍍前鋅合金壓鑄件的缺（quē）陷難（nán）以用肉眼直接觀察，可以利用滲透染色的方法先用滲（shèn）透劑在表麵滲透，然後用顯色劑（jì）使（shǐ）缺陷（xiàn）顯露出來，從而達到檢測的效果。

3結論及（jí）建議

基於以上的綜述和（hé）分析，總結引起（qǐ）鋅合金壓鑄件電鍍後起泡問題的原因有：(1)壓鑄（zhù）鋅合金液中存在有害雜質(主要是（shì）鉛、鎘等)；(2)鋅合金壓鑄模具及工藝引起了表麵（miàn）缺陷(主要包括氣泡、冷隔等)；(3)打磨時破壞了壓鑄（zhù）件表麵致密層（céng）或拋光過熱而出現（xiàn）表麵惰性（xìng）區（qū）域；(4)除蠟、除油等清理（lǐ）不徹底或過酸蝕；(5)打底（dǐ）電（diàn）鍍層（céng）出現置換；(6)多層電鍍孔隙中含有鍍液。其中，鍍前表麵質量、打底（dǐ）鍍層置換鍍及覆（fù）蓋率是起泡問題的最大隱患。鋅合金壓鑄件電鍍起（qǐ）泡問題的防治最為重要的是（shì）對初始鍍（dù）層（céng）質量的控製（zhì），而且對鍍前、鍍後質（zhì）量都要嚴格把關（guān）。可在電鍍前對鋅合（hé）金（jīn）壓鑄件進行滲透（tòu）顯色檢測，以保證鍍前（qián）基體表麵的質量。