鋅合金壓鑄件電鍍層起泡成因與消除對策

相比於銅（tóng）、鋁等合金，鋅合金擁有熔點較低、鑄（zhù）造性能好、經濟效（xiào）益高等優勢，在汽車工業、家用電器（qì）、日用五金等行業得到（dào）廣泛的應用。鋅合金壓鑄件按使用要求分為（wéi）兩類，一類是結構功能性壓鑄件，另一類是無特（tè）殊要求的零部件。由於鋅（xīn）合金活潑、易腐蝕，一般覆蓋保（bǎo）護性（xìng）鍍層之後才能應用（yòng）。鋅合金表麵電鍍時容（róng）易形成置（zhì）換反應層，引（yǐn）起（qǐ）鍍層（céng）界麵結合力不良，工件也會因其表麵致密性（xìng）不好而含電鍍液。這（zhè）些潛在的問題一段時間後會以鍍層起泡的形式表現出（chū）來，引起嚴重的質量問題，明確鋅合金壓鑄件電鍍後起（qǐ）泡原（yuán）因並製（zhì）定消除對策十分重要。

本文從生（shēng）產原料及其精煉、壓鑄工藝，鍍前處（chù）理和（hé）電鍍（dù）過程等角度（dù），分析了導（dǎo）致鋅合金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

多層鍍層包裹的狀態，其電鍍加工是一個環環相（xiàng）扣的過（guò）程，每一道工序得到的表麵狀態都具有傳遞性。

在生產中壓鑄鋅合金原料成分、鋅合金和回收（shōu）料比例不合理（lǐ）以及精煉效果差，壓鑄模具設計及壓鑄工藝參數不合理，鍍前處理質量差及後（hòu）續各電鍍（dù）工藝不合理都可能導致起泡。因此（cǐ），起泡問題的（de）排查需要在生產（chǎn）流（liú）程上多點進行監測，特別是鋅合金（jīn）壓（yā）鑄件鍍前表麵狀態的檢（jiǎn）測，同時也要對初始鍍層與基體（tǐ）的結合力以及鍍層的覆蓋率、致密度進行全麵的（de）監測（cè）。

2導致起泡缺（quē）陷的原因

2.1原料及精煉的影響

鋅合金（jīn）壓鑄（zhù）件一般使用含鋁量為3%-4%的鋅鋁合金，按照壓（yā）鑄鋅合金標準，需要檢測的化學成分包括鋅（xīn）、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫等8項。其中（zhōng）鉛、鎘雜質的含量對鋅合金壓鑄件質量的（de）影響最為顯著。在對鋅合金壓鑄件（jiàn）出現起泡問（wèn）題的研究分析表明：壓鑄（zhù）鋅（xīn）合（hé）金的鉛、鎘含量（liàng）較低(Pb<0.002%，Cd<0.002%)時起泡（pào）問題（tí）較少，較（jiào）高(Pb<0.015%，Cd<0.01%)時產品出現的起泡問題顯著增加。其主要原因是鋅合金壓鑄件中的鉛、鎘、錫等雜質會（huì）在晶界處聚集而導致晶間腐蝕，晶間腐蝕（shí）處會膨（péng）脹而頂（dǐng）起鍍層，引起起泡問題。

在鋅合金壓鑄過程（chéng）中會不斷（duàn）產生（shēng）壓（yā）鑄澆道凝料以及其他廢料，用來壓鑄的鋅（xīn）合金液都（dōu）是由（yóu）新料與回收料混合熔煉而（ér）成。文獻中（zhōng）研究了回收料摻入比率及精煉對壓鑄鋅合金狀態的影響。在鋅合金的熔煉過程中，回收料的摻入會顯著地影響鋅合金的組織性能，。

精煉前（qián）後組織對比說明：當摻入50%回收料時，氯化（huà）氨精煉後基本可以消（xiāo）除鋅合金中的（de）雜（zá）質；當全部是回收料時，精（jīng）煉雖然可以明顯地改善鋅合金（jīn）的組織，但（dàn）精煉後依然還存在40%雜質。壓鑄鋅合金中雜質含量高對鋅合金液的（de）壓鑄成（chéng）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。

鋅合金（jīn）原料中的雜質含量、熔煉回收料的摻入比率及精煉對壓鑄產品質量都有較大影響，這種影響會依次傳遞，最終（zhōng）影響（xiǎng）到鋅合金件電鍍（dù）後的（de）質量。因此，鋅合金壓鑄生產不僅要嚴把原（yuán）料質量關（guān），而且要對壓鑄前鋅合金液進行質量（liàng）監（jiān）測。

2.2壓（yā）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（de）設置對壓（yā）鑄件質量都有明顯的影響。其中澆口和澆道是將鋅合金液引向型腔的過道，型腔則（zé）是成型壓鑄件（jiàn）的腔（qiāng）體和壓鑄件直（zhí）接接觸，澆口和澆道的設計、型（xíng）腔分布等對於壓鑄件的（de）質量而已至關重要。合理的模具設計既要保證完（wán）整充型，也要保（bǎo）證充型過（guò）程中盡量少出（chū）現卷氣等現象。梯形澆道所產生的氣孔量要多於橢圓形澆口，設計（jì）橢圓形澆道（dào）在壓鑄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不利。

在壓鑄過程中，壓鑄的（de）壓力、溫度以及模（mó）具的溫度等對鋅合金壓鑄（zhù）件質量的（de）影響主要表現在氣孔、冷隔等壓鑄缺（quē）陷方（fāng）麵。針對模具溫度的研（yán）究表明，當模溫在160°C時（shí），壓鑄後的組織有明顯的孔洞，而模溫為165°C和170°C時的組織更為致（zhì）密（mì）。

鋅合金壓鑄過（guò）程中產生的氣泡、冷隔和裂（liè）紋等缺陷都會給後續的（de）清理和電鍍帶來困難，保證壓鑄件質量才能為電鍍提供優質（zhì）的基（jī）體材料。要對壓鑄件（jiàn）進行（háng）嚴格（gé）的質量檢測，不能達（dá）標則果斷報廢，否則將給後（hòu）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還要進行多（duō）道前處理工（gōng）序，主要包括打磨、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（de）表麵致密層。致密層下組織疏鬆多孔，如果打磨露出疏鬆多（duō）孔組織，後續電鍍將（jiāng）出現漏鍍、孔洞、積液等問題（tí）。另外，拋光膏塗抹不均勻所引起的拋光過程中局（jú）部過熱而產生的麻（má）點，以（yǐ）及拋光膏未清（qīng）理幹淨，也都會導致電鍍後（hòu）起泡。除蠟、除油需要將表麵的蠟及（jí）油脂（zhī）清（qīng）除幹淨，這樣才能（néng）保證電鍍時（shí）基體有清潔活化的表麵。酸蝕活化，一般用弱酸短時間侵蝕，不宜（yí）時間過長，侵蝕後的鋅合金表麵更利於電鍍。

2.4電鍍過（guò）程的影響

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

鋅合金壓鑄件電鍍過程中一般要氰化物預鍍銅，抑（yì）製預鍍銅中置換（huàn）鍍銅的出現至（zhì）關重要。研究表明（míng）：在氰化鍍銅中，當氰化鈉含量低時，試樣（yàng）的電位較正，表（biǎo）麵很快形成暗紅色置（zhì）換銅而對鍍層（céng）結合力不利；氰化鈉含量較高時電位較負，試樣表（biǎo）麵未見有置換銅生成。然而高的氰化鈉濃度會（huì）抑製鍍層的沉積，因此氰化鈉的濃度要控製適度。鋅合金壓鑄件電鍍鎳的（de）過程中，一般由於鎳孔隙率較高（gāo），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（jì）術，其（qí）鍍液近中性，對工件的腐蝕少，鍍液中（zhōng）的（de）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（zhōng）Zn2+的濃度（dù）不能（néng）過高，否則會使電（diàn）流密度大的部位上出現疏鬆、燒焦。

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

在鋅合金壓鑄件多層電鍍過程中，鍍層的結合力（lì）、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（zhōng）的過度析氫（qīng）也會對起泡問題有一定貢獻。

(1)鋅基體、鍍銅（tóng）層、鍍鎳層（céng）均無孔缺陷；

(2)鋅基體和鍍（dù）銅層無缺陷，但鍍鎳層存在孔缺陷；

(3)鋅基體和鍍鎳層無缺陷，但鍍銅層（céng）存在孔缺（quē）陷；

(4)鋅基體無缺陷，但鍍銅層和鍍鎳層存在孔缺陷；

(5)鋅基體存在孔缺陷，但鍍銅層和鍍鎳層無（wú）缺（quē）陷；

(6)鋅基體和鍍鎳層（céng）存在孔缺陷，但鍍銅層無缺陷；

(7)鋅基體和鍍銅層存在孔缺陷，但鍍鎳層無缺陷；

(8)鋅基體、鍍銅層和鍍鎳層均存在孔缺陷。

鋅合（hé）金壓鑄（zhù）件多層電鍍中，上述(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層或基體有孔洞等缺陷，而孔洞（dòng）缺陷的（de）外部存在致密的密封層，在電鍍（dù）過程中這樣的密封腔（qiāng）體會儲存一（yī）定的電鍍液，經過一係列的反應就會影響到界麵的結合力（lì），同時腔體內產生一（yī）定的壓力，經過一段時間就會導（dǎo）致起泡問題。而在(2)、(4)、(6)、(8)四種（zhǒng）情況（kuàng）下，鍍層內部或基體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，當腐蝕發生時，由於鋅合金基體與（yǔ）各鍍層間（jiān）的（de）腐蝕（shí）電位不同，會形成腐蝕原電池，同（tóng）時腐（fǔ）蝕產物也可能會順著孔道擴散到表麵，形成腐蝕黴斑。

打（dǎ）底鍍層出現置換（huàn）鍍與否以及鍍層的致密覆（fù）蓋程度對鋅（xīn）合（hé）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以用肉眼直接觀察（chá），可以利用滲透染色的方法先用滲透劑在表（biǎo）麵滲透，然後用顯色劑使缺陷顯露出（chū）來，從而達到檢測的效果。

3結論及（jí）建議（yì）

基於以上的綜述和分析，總（zǒng）結引起鋅（xīn）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(主要是鉛（qiān）、鎘等)；(2)鋅合（hé）金壓鑄模具及工藝引起了表（biǎo）麵缺陷(主要包括氣泡、冷隔等)；(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（miàn）惰性區域；(4)除蠟、除油等清理不徹底或過酸蝕；(5)打底電鍍層出現置換（huàn）；(6)多層電鍍孔隙（xì）中含有鍍液。其中，鍍前表麵質量、打底鍍層置（zhì）換鍍及覆（fù）蓋率是起泡問題的（de）最大隱患。鋅合（hé）金壓鑄件電（diàn）鍍起泡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、鍍後（hòu）質量都要嚴格把關。可在電鍍前對鋅合金壓鑄件進行滲透顯色檢測，以保證鍍前（qián）基體表麵（miàn）的質量。