​鋅合金壓鑄件電鍍層起泡成因與消除對策

相（xiàng）比於銅、鋁等合金，鋅合金擁有（yǒu）熔點較低、鑄造性能好、經濟效益（yì）高等優勢，在（zài）汽車（chē）工（gōng）業（yè）、家用電器、日用（yòng）五（wǔ）金（jīn）等行業得到廣泛的應用（yòng）。鋅合金壓（yā）鑄件按使用要求分為兩類，一類是結構功能性壓鑄件，另一類是無特殊要求的零部件。由於鋅合金活潑、易腐蝕，一般覆蓋保護（hù）性鍍層（céng）之後才能應用。鋅合金表麵電鍍時容易形成置換反應（yīng）層，引（yǐn）起鍍層界麵（miàn）結（jié）合力不良，工件也（yě）會因其（qí）表（biǎo）麵致密性不好而含電鍍（dù）液。這些潛（qián）在的問題（tí）一段時間後會以鍍層起泡的形式表現出來，引起嚴重的質量問（wèn）題，明確鋅（xīn）合金（jīn）壓鑄件電鍍後（hòu）起泡（pào）原因並製定消除對策（cè）十分重要。

本（běn）文從生產原料及其精煉、壓（yā）鑄工藝，鍍前處理和電鍍過程等角度，分析了導致鋅合金壓鑄件電鍍後起泡的原（yuán）因，並提出了對（duì）策。

1鋅合金壓鑄件生產

多層鍍層包裹的（de）狀態，其電鍍加工是一個環環相扣的過程，每一道工序（xù）得到的表麵狀態都（dōu）具有（yǒu）傳遞性。

在生產中（zhōng）壓鑄鋅合金原料（liào）成（chéng）分、鋅（xīn）合金和回收料比（bǐ）例不合理以及精煉效果差，壓（yā）鑄（zhù）模具（jù）設計及壓鑄工藝參數不合理，鍍前處理質量差及後續各（gè）電鍍工藝不（bú）合理都可（kě）能導致起泡（pào）。因此，起泡問題的排查需要在生產流程上多點進行（háng）監測，特別是鋅合金壓鑄件鍍前（qián）表（biǎo）麵狀態的檢測，同時也要對初始（shǐ）鍍（dù）層與基體的結合力以及鍍層的覆蓋率、致密度（dù）進行全麵的監測。

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（bān）使用（yòng）含（hán）鋁量為3%-4%的鋅鋁合金，按照壓鑄鋅合金標準，需要（yào）檢測的化學（xué）成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫等（děng）8項。其中鉛、鎘雜質的含量對鋅合金壓鑄件（jiàn）質量的影響最為顯著。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（jīn）的鉛、鎘含量較低(Pb<0.002%，Cd<0.002%)時起泡問題較少，較高（gāo）(Pb<0.015%，Cd<0.01%)時產品出現的起泡（pào）問題（tí）顯著增加。其主要原因是鋅合金壓鑄件中的鉛、鎘、錫（xī）等雜質會在晶界處（chù）聚集而導致晶間腐蝕，晶間腐（fǔ）蝕處會膨脹而頂起鍍層，引（yǐn）起起泡問題。

在鋅合金壓鑄（zhù）過程中會不斷產生壓鑄澆道凝料以及其他廢料，用來（lái）壓鑄的鋅合金液都是由新料與（yǔ）回收料混合熔（róng）煉而成。文獻中研究（jiū）了回收料摻（chān）入（rù）比率及精煉對壓鑄鋅合金狀（zhuàng）態的影響。在（zài）鋅合金的熔煉過程（chéng）中，回收料的摻入會顯著地影（yǐng）響鋅合金的組織性能，。

精煉前後組織對比說明：當摻入50%回收料時，氯化氨精煉後基本可（kě）以消除鋅（xīn）合金中的雜質；當全部是回收料時，精煉雖然可以明顯地改善鋅合金的組織，但精煉後（hòu）依然還存（cún）在40%雜（zá）質。壓鑄鋅合金中雜質含量高對鋅（xīn）合金液的壓鑄成（chéng）型能力及鋅合（hé）金（jīn）的力學（xué）性能（néng）都不利，引起電鍍後起泡的概率也會大大增加。

鋅合（hé）金原料中的雜質含量、熔煉（liàn）回（huí）收料的摻入比率（lǜ）及精煉對壓（yā）鑄產品質量都有較大影響，這種影響會依（yī）次傳遞，最終影響（xiǎng）到鋅合金件電鍍後的質量。因（yīn）此，鋅合金壓鑄生產不僅要嚴把原料質量關，而且要對壓鑄前鋅合金液進行質量監測。

2.2壓（yā）鑄模具的影響

壓鑄是鋅合金件製作的（de）關鍵（jiàn）步驟，壓鑄模具（jù）的設計（jì）和壓鑄參數的設置對壓鑄件質量都有明顯（xiǎn）的影響。其中澆口和澆道是將鋅合（hé）金液引向型腔的過道，型腔則是成型壓鑄件的腔體和（hé）壓鑄件直接接觸，澆口和澆道的設計、型腔分布等對於壓鑄件的質量而已至關重要。合理的模具設計既要（yào）保證完整充型，也要保證（zhèng）充型過（guò）程中盡量少出現卷氣（qì）等現象。梯形澆（jiāo）道所產生的氣孔量要多於橢圓形澆口，設（shè）計橢圓形澆（jiāo）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（néng）和電（diàn）鍍（dù）質量都十分不利。

在壓（yā）鑄過程中，壓鑄（zhù）的壓力、溫度（dù）以及模具的溫度等（děng）對鋅合金壓鑄件質量的影響主要表現在氣孔、冷隔（gé）等壓鑄缺陷方麵。針對模（mó）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（wēn）為165°C和170°C時的組織（zhī）更為致密。

鋅合金壓鑄過程中產生的氣泡、冷隔和裂（liè）紋等缺陷都會給（gěi）後（hòu）續的（de）清理和電鍍帶來困難，保證壓鑄件（jiàn）質量才（cái）能為（wéi）電鍍（dù）提供優質的基體材料。要對壓鑄件進行嚴格的質量（liàng）檢測，不能達標則（zé）果斷報廢，否則將給後續加（jiā）工帶來更大的損失。

2.3電鍍（dù）前處理的影響

鋅合金壓鑄件在（zài）電鍍前還要（yào）進行多道前處理工序，主要包括打磨、拋光（guāng）、除蠟、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（céng）。致（zhì）密層下組織疏鬆多孔（kǒng），如果打磨露出疏（shū）鬆多孔（kǒng）組織，後續電（diàn）鍍將出現漏鍍、孔（kǒng）洞、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（zhōng）局部過熱（rè）而產生（shēng）的麻點，以及拋光膏未清理幹淨，也都會導（dǎo）致電鍍後起泡（pào）。除蠟、除油需要將表麵的蠟及油脂清除幹（gàn）淨，這樣（yàng）才能保證電鍍時基體有清潔活化的表（biǎo）麵。酸蝕（shí）活化，一（yī）般用弱酸短時間侵蝕，不（bú）宜時間過長，侵蝕後的鋅（xīn）合金表麵更利於電鍍（dù）。

2.4電鍍過（guò）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，在壓鑄完（wán）成後要進行相應的電鍍處理（lǐ），一般包括鍍銅層、鍍鎳層和鍍鉻層。

鋅（xīn）合金（jīn）壓鑄（zhù）件電鍍過程中一般要氰化物（wù）預鍍銅，抑製（zhì）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（nà）含量低時，試（shì）樣的電（diàn）位較正，表麵很快形（xíng）成暗紅色置換銅而對（duì）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（zhì）換銅生成。然而高的氰化鈉濃（nóng）度會抑製鍍（dù）層的沉積（jī），因此氰（qíng）化鈉（nà）的濃度要控（kòng）製適度。鋅合金壓鑄件電鍍鎳的過程中，一般由於（yú）鎳孔隙率較高（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（zhōng）性電鍍鎳（niè）技術，其鍍液近中性，對工件的腐蝕少，鍍液中的檸檬（méng）酸鈉會掩蔽（bì）基體溶出的Zn2+。鋅（xīn）合金壓鑄件電鍍鉻液中Zn2+的濃度不能過高，否則會使電流密度大的部位上出現疏鬆、燒焦。

鋅合金壓鑄件電鍍後起泡現象如圖8所示，一般鍍件表麵（miàn）沒有（yǒu）明顯破壞，而（ér）是整個鍍層呈現隆（lóng）起。這說明起泡問（wèn）題是由底層或內層電鍍引起（qǐ）的，特別是打底鍍層的結（jié）合（hé）力和覆蓋率。

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

(1)鋅基體、鍍銅層、鍍鎳層均無孔缺陷；

(2)鋅基體和鍍銅層無缺陷，但鍍鎳層存在孔缺陷；

(3)鋅基體和鍍（dù）鎳層無缺陷（xiàn），但（dàn）鍍銅層存（cún）在孔缺陷；

(4)鋅基體無缺陷，但（dàn）鍍銅層和鍍鎳層存在孔缺陷；

(5)鋅基體存在孔缺陷（xiàn），但（dàn）鍍銅層和鍍鎳層（céng）無（wú）缺陷；

(6)鋅基體和（hé）鍍鎳層存在孔缺陷（xiàn），但鍍銅層無缺陷；

(7)鋅基體和（hé）鍍銅層存在孔缺陷，但鍍鎳層無缺（quē）陷；

(8)鋅（xīn）基體、鍍銅層（céng）和鍍鎳層均存在孔缺陷。

鋅合金壓鑄件多層電（diàn）鍍中，上述(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層或基體有（yǒu）孔洞等缺陷，而孔洞（dòng）缺陷的外部存在致密的密封層，在電鍍過程中（zhōng）這樣的密封腔體會儲存一定的電鍍液，經（jīng）過一係列的反應就會影響到界（jiè）麵（miàn）的結合力，同時腔（qiāng）體內產生一（yī）定的壓力，經（jīng）過一段時間就會導致起泡問題。而（ér）在(2)、(4)、(6)、(8)四種（zhǒng）情況下，鍍（dù）層（céng）內部或基體存在通向鍍層的最外（wài）表麵通道，通道中會儲存電鍍液（yè）等（děng）雜質，當腐蝕發生時，由於鋅（xīn）合金基體與各鍍層間的腐蝕（shí）電位不同，會形成腐蝕原電池，同（tóng）時腐蝕產物也（yě）可能會順（shùn）著孔（kǒng）道擴（kuò）散到（dào）表麵，形成（chéng）腐蝕黴斑。

打底鍍層出現置換鍍與（yǔ）否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（guān）鍵（jiàn），需要特別關（guān）注。鍍前鋅合（hé）金壓鑄（zhù）件的缺陷難以（yǐ）用肉（ròu）眼直接觀察，可（kě）以利用滲透染色的方法先用（yòng）滲透劑在（zài）表麵滲透，然（rán）後用顯色劑使缺陷顯露出來，從而達到檢測的（de）效果。

3結論及建議

基於以上的綜述和分析（xī），總結引起鋅合金壓鑄（zhù）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（shì）鉛（qiān）、鎘（gé）等)；(2)鋅合金壓鑄模具及工藝引起了表麵缺陷(主要包（bāo）括（kuò）氣泡、冷隔等)；(3)打磨時破壞了壓鑄件表麵致密層或拋（pāo）光過熱而出（chū）現表（biǎo）麵惰性區域；(4)除蠟、除油等（děng）清理不（bú）徹（chè）底或過酸蝕；(5)打底電鍍層出現置換；(6)多層（céng）電鍍孔隙中（zhōng）含有鍍液。其中，鍍前表麵質量、打底鍍層置（zhì）換鍍及（jí）覆蓋率是起泡問題的最大隱患。鋅合金壓鑄件電鍍起泡（pào）問題的防治最為重要的是對初始鍍層質量的控製，而且對鍍前（qián）、鍍後質量（liàng）都（dōu）要嚴格把關。可在電鍍前對（duì）鋅合金壓鑄件進行滲透顯（xiǎn）色檢（jiǎn）測，以保證鍍前基體表麵的質量。