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，鋅合金擁（yōng）有熔點較低、鑄造性能好、經濟效益高等優勢，在汽車工業、家用電器、日用五金等行業得到廣泛的應用。鋅（xīn）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，另一類是無特殊要求的零部件。由於鋅合金活潑（pō）、易腐蝕，一般（bān）覆蓋保護性鍍層之後才能（néng）應（yīng）用。鋅合金表麵電鍍時容易形成置換反應層，引起鍍（dù）層界麵結合力不良，工（gōng）件也（yě）會因其表（biǎo）麵致密性不好而含電鍍液。這些潛在的問題（tí）一段時間後會（huì）以鍍層起泡的形式（shì）表現出來，引起嚴重的質量問題，明確鋅合金壓鑄（zhù）件電鍍後起泡原因並製定消除對策十分（fèn）重要。

本（běn）文從（cóng）生產原料及其（qí）精煉、壓鑄工藝（yì），鍍前處理（lǐ）和電鍍過程等角度，分析了導（dǎo）致鋅合（hé）金壓鑄件電鍍後起泡的原因，並提出了對策。

1鋅合（hé）金壓鑄件生（shēng）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，每一道工序得到的表麵（miàn）狀態（tài）都具有傳遞性。

在生產中壓鑄鋅（xīn）合金（jīn）原料成（chéng）分、鋅合金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）處理質量差及後續各（gè）電鍍工藝不（bú）合理都可能導致起泡（pào）。因此，起泡問（wèn）題的排查需要在生產流程上多點進行監測，特別是鋅合金（jīn）壓鑄件鍍（dù）前表麵狀態的檢測，同（tóng）時（shí）也要對初始鍍層與基體的結合（hé）力以及（jí）鍍層的覆蓋率（lǜ）、致密度進行全麵的監測。

2導（dǎo）致起泡缺陷（xiàn）的原因

2.1原（yuán）料及（jí）精煉的（de）影響

鋅合（hé）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，需要檢測的化學成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫等8項。其中鉛、鎘雜質的含量對（duì）鋅合金（jīn）壓鑄（zhù）件質（zhì）量的影響最為顯著。在對鋅合金壓（yā）鑄（zhù）件出（chū）現起泡問題的研究分析表明：壓鑄鋅合金的（de）鉛、鎘含量較低(Pb<0.002%，Cd<0.002%)時起泡（pào）問題較少，較高(Pb<0.015%，Cd<0.01%)時產品出現的起泡問題顯著增加。其主（zhǔ）要原因是鋅合金（jīn）壓鑄件中的鉛、鎘、錫等雜質會在晶界處聚集而導致晶間腐蝕，晶間腐蝕處（chù）會膨脹而頂（dǐng）起鍍層，引起起泡問題。

在鋅合金壓鑄過（guò）程中會不斷產生（shēng）壓鑄澆道（dào）凝料以及其他廢料，用來壓鑄的鋅合（hé）金液都是由新料與回（huí）收料混合熔煉而成。文獻中研究（jiū）了回收料摻入比率及（jí）精煉對壓鑄（zhù）鋅合金狀態的影響。在（zài）鋅合金的熔煉（liàn）過程中，回收料的摻入會顯著地影響鋅合金（jīn）的（de）組織性能，。

精煉前後組織對比說明（míng）：當摻入（rù）50%回收料時，氯化氨精煉後（hòu）基本可以（yǐ）消除鋅合金中的雜質；當全部是回收料時，精煉雖然可以明顯地改善鋅合金（jīn）的組織，但精煉後依然還存（cún）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（hé）金的力學性能都不利，引起電鍍後起泡的概率也會大大增加（jiā）。

鋅合金（jīn）原料中的雜質含量（liàng）、熔煉回收料的摻入比率及（jí）精煉對（duì）壓鑄產品質量（liàng）都有較大影響，這種影響（xiǎng）會依次傳（chuán）遞，最終影響到鋅合金（jīn）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（guān），而且要對壓鑄前（qián）鋅合金液進行質量監測。

2.2壓鑄模具的影響（xiǎng）

壓鑄是鋅合金件製作的關鍵步驟，壓鑄模具的設計和壓鑄（zhù）參數的設置對壓鑄件（jiàn）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，型腔則是成型壓鑄件（jiàn）的腔體和壓鑄件直接接觸，澆口和澆道的設計（jì）、型腔分布等對於（yú）壓（yā）鑄件（jiàn）的質量而已至關重要。合理的模具（jù）設計（jì）既要保證完整（zhěng）充型，也要保證充型過程中盡量（liàng）少出現卷（juàn）氣等現象。梯形澆道所產生的氣孔量要多於（yú）橢圓形澆口，設（shè）計（jì）橢圓形澆道在壓鑄質量上優要於梯形澆道。壓鑄鋅合金件的多（duō）孔組織對其機械性能和（hé）電鍍質量都十分不利（lì）。

在壓鑄過程中（zhōng），壓（yā）鑄的壓力、溫度以及模具的溫度等對鋅（xīn）合金壓鑄（zhù）件質量的影響主（zhǔ）要表現在氣孔、冷隔等壓鑄缺陷方（fāng）麵。針對模具溫度的研究表明，當模溫在160°C時，壓鑄（zhù）後的組（zǔ）織有明顯的孔洞（dòng），而模溫為165°C和170°C時（shí）的組織更為致密。

鋅合金壓鑄過程中產生的氣泡、冷隔和裂紋等缺（quē）陷都（dōu）會給後續的清理和電鍍帶來困難，保證壓鑄件質量才能為電（diàn）鍍提供優質的基體材料（liào）。要對壓鑄件進行嚴格的質（zhì）量檢測，不能達（dá）標則（zé）果斷（duàn）報（bào）廢，否則將給後續加工帶來（lái）更大的損失。

2.3電鍍前處理的影響（xiǎng）

鋅合（hé）金壓鑄件在電鍍前（qián）還要進行（háng）多道前（qián）處理（lǐ）工序，主要包括打磨、拋光、除蠟（là）、除油、酸蝕（shí）活化等。

鋅（xīn）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、積液等問題（tí）。另外，拋光（guāng）膏塗抹不均勻所引起的拋光過（guò）程中局部過熱而產生的麻點，以及拋光膏未清理幹淨，也都會導致（zhì）電鍍後起泡。除蠟、除（chú）油需要（yào）將表麵的蠟及油脂清除幹淨，這樣才能保證電鍍（dù）時基體有清潔活化的表麵。酸蝕活化，一般用弱酸短時間侵蝕，不宜時間過長，侵蝕後的鋅合金表麵更利（lì）於（yú）電鍍。

2.4電鍍過程的影（yǐng）響

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

鋅合金壓（yā）鑄件電鍍過程中一般要氰化物預（yù）鍍銅，抑製預鍍銅中置換（huàn）鍍（dù）銅的出現至關重要。研究表（biǎo）明：在氰化鍍銅中，當氰化鈉含量低時（shí），試樣的電位較正，表麵很快形成暗紅色置換銅而對鍍（dù）層結合力不利；氰化鈉含量較高時（shí）電位較負，試樣表麵未見有置換銅生成。然而高的氰化鈉濃度會抑製鍍層的沉積，因此氰化鈉的濃度要（yào）控製適度。鋅合金壓鑄件電鍍鎳的過程（chéng）中，一般（bān）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（jì）術，其鍍液近中性，對工件的腐蝕（shí）少，鍍液（yè）中的檸檬（méng）酸鈉會掩蔽基體溶出的Zn2+。鋅合金壓鑄件電鍍鉻液中Zn2+的濃度不能過（guò）高，否（fǒu）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（xiàng）如圖（tú）8所示，一般鍍件表麵沒有明顯破壞（huài），而是整個（gè）鍍層呈現（xiàn）隆起。這說明起泡問題（tí）是（shì）由底（dǐ）層或內層電鍍引起（qǐ）的，特（tè）別（bié）是（shì）打底鍍層的結（jié）合力和覆蓋率。

在鋅合金（jīn）壓鑄件多層電鍍（dù）過程中，鍍層的結合力、覆蓋率（lǜ）和致密程度對鍍後起泡的影響至關重（chóng）要（yào），同時電鍍過程中的（de）過度析氫也會對起泡問題有一定貢獻。

(1)鋅基體、鍍銅層、鍍鎳層均無孔缺陷；

(2)鋅（xīn）基體和鍍銅層無缺陷，但鍍鎳層存在孔缺陷；

(3)鋅（xīn）基體和鍍鎳層無缺陷，但鍍（dù）銅層存在孔缺陷；

(4)鋅基體無缺陷，但鍍銅層和鍍鎳層存在孔缺陷（xiàn）；

(5)鋅基體存在孔缺陷，但鍍銅層和（hé）鍍鎳層無缺陷；

(6)鋅基體和鍍鎳層（céng）存在孔缺陷，但鍍銅（tóng）層無缺陷；

(7)鋅基體和鍍（dù）銅層存在孔缺陷，但鍍鎳層無缺陷；

(8)鋅基（jī）體、鍍銅層和鍍鎳層均存在孔（kǒng）缺陷。

鋅合金壓鑄件多層電鍍中，上述（shù）(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層（céng）或基體有孔洞等缺陷，而孔洞缺陷的外（wài）部存在致密的密封層，在電鍍（dù）過程中這樣的密封腔體會儲存一定的電鍍液，經過一係列的反（fǎn）應（yīng）就會（huì）影（yǐng）響到界麵的結合力，同時腔體內產生一定的壓力，經過一段時間就會導致起泡問（wèn）題。而在(2)、(4)、(6)、(8)四種情況下，鍍層（céng）內部或基（jī）體存在通向鍍（dù）層的最外表麵通道，通道中（zhōng）會儲存電鍍液等（děng）雜質，當腐（fǔ）蝕發生（shēng）時，由（yóu）於鋅合金（jīn）基體與各（gè）鍍層間的腐蝕電（diàn）位不同，會形成腐蝕原電池，同時腐蝕產物也可（kě）能會（huì）順著孔道擴散到表麵（miàn），形成腐蝕黴（méi）斑。

打底鍍層出現（xiàn）置換鍍與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鍵，需要特別關注。鍍前鋅（xīn）合金壓鑄件的缺陷難以用肉眼直接觀察，可以利用滲（shèn）透染色的方法先用滲透劑在表麵滲透，然（rán）後用顯（xiǎn）色劑使（shǐ）缺陷顯露（lù）出（chū）來，從（cóng）而達到檢測的效果。

3結論及建議

基於以上的綜述和分析，總結引起鋅合（hé）金壓鑄件電鍍（dù）後起泡問題的原因有（yǒu）：(1)壓（yā）鑄鋅（xīn）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引起了表（biǎo）麵缺陷（xiàn）(主要包括氣泡、冷（lěng）隔等)；(3)打磨時破壞了壓鑄（zhù）件表麵致密層或拋光（guāng）過熱而（ér）出現表麵惰性區域；(4)除蠟、除油等（děng）清理不徹底或過酸蝕；(5)打底電鍍層出現置換；(6)多層（céng）電（diàn）鍍孔（kǒng）隙中含有（yǒu）鍍液。其中，鍍前表麵質量、打底鍍（dù）層置換鍍及覆蓋率是起泡問題的最大隱患。鋅合金壓鑄（zhù）件電鍍起（qǐ）泡問題的防治最為重要的是對初始鍍層質量的控製（zhì），而且對鍍前、鍍（dù）後質量（liàng）都要嚴格把關。可在電鍍（dù）前對鋅合金壓鑄件進行滲透顯色檢測，以保證鍍前基體表麵的（de）質量。