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（děng）行業得到廣（guǎng）泛的（de）應用。鋅合金壓鑄件按使用要求（qiú）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（xìng）鍍層之後才能應用。鋅（xīn）合金表麵電鍍時容（róng）易形成置換反應層，引起鍍（dù）層界麵結合力不良，工件也會因其（qí）表麵致密性不好（hǎo）而含電鍍液（yè）。這些潛（qián）在的問（wèn）題一段時間後會以鍍層起泡的形（xíng）式表（biǎo）現出來（lái），引起（qǐ）嚴重的質量問題，明確（què）鋅合金壓鑄件電鍍後起泡原因並製定消除對策十分重要。

本文從生產原料及其精（jīng）煉、壓鑄工藝，鍍前處理和電鍍過程等角度，分析了導致（zhì）鋅合金壓鑄件電鍍後起（qǐ）泡的原因（yīn），並提出了對策。

1鋅合金壓鑄件（jiàn）生產

多層鍍（dù）層包裹的狀態，其電鍍加（jiā）工是一個環環（huán）相扣（kòu）的（de）過程，每一道工序（xù）得到的表麵（miàn）狀態都具有傳（chuán）遞性。

在生產中壓鑄鋅合金原（yuán）料成分、鋅合金和回收（shōu）料比例不合理以（yǐ）及精煉效果差，壓鑄模具設計及壓（yā）鑄（zhù）工藝參數不合理，鍍前（qián）處理質（zhì）量差及後續各電鍍工藝不合理都（dōu）可（kě）能導致起泡。因此，起泡問題的排查需要在生產流（liú）程（chéng）上（shàng）多點進行監測，特別（bié）是鋅合金壓鑄件鍍前表麵狀態的檢（jiǎn）測，同時也要對初始鍍層與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原料及精煉的影響（xiǎng）

鋅合金壓（yā）鑄件一般使用含鋁量為3%-4%的鋅（xīn）鋁合金，按照壓鑄鋅合金標準，需要檢測（cè）的（de）化學成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫等8項。其中鉛、鎘雜質的含量對鋅合金壓鑄件質量的影響最為顯（xiǎn）著。在對鋅合金壓鑄（zhù）件出現（xiàn）起泡問題（tí）的研究分析表明：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。其主要原因（yīn）是鋅合金壓鑄件中的鉛、鎘、錫等雜質會在晶界處聚集而導致晶（jīng）間腐蝕，晶（jīng）間腐蝕處會膨脹而頂起鍍層，引起起泡問題。

在（zài）鋅合金壓鑄過程中（zhōng）會不斷產生壓鑄澆道凝料以及其他廢料，用來壓鑄的鋅合金液都是由新料與回收料混合熔煉而成。文獻中研究了（le）回收料摻入比率及精（jīng）煉對（duì）壓鑄鋅合金狀態（tài）的影響。在鋅合金的熔煉過程（chéng）中，回收（shōu）料的摻入會顯著（zhe）地（dì）影響鋅合金的組（zǔ）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以消除（chú）鋅合金中（zhōng）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（zǔ）織，但（dàn）精煉後依然還存在（zài）40%雜質。壓鑄鋅合金中雜（zá）質含量高對鋅合金液的壓鑄成型能力及鋅合金的（de）力學性能都不利（lì），引起電鍍後起（qǐ）泡的概率也會（huì）大大增加。

鋅合金原料中（zhōng）的（de）雜質含量、熔煉回收料的摻入比率及精（jīng）煉對壓鑄產（chǎn）品質量都有較大影響，這種影響會依次傳遞，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壓鑄模具的影響

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顯的影響。其中（zhōng）澆口和澆道是將鋅合金（jīn）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保證完整（zhěng）充型，也（yě）要保證充型過程中盡量（liàng）少出現卷氣等現象。梯形（xíng）澆道（dào）所產生的氣孔量要多於橢圓形澆口，設計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（de）多孔組織對其機械性能和電鍍質量都十分不（bú）利。

在壓鑄過（guò）程中，壓鑄的壓力、溫度以及模具的溫度等對鋅合金壓鑄件（jiàn）質（zhì）量的影響主要表現在（zài）氣孔、冷隔等壓鑄缺陷方麵。針對模具溫度的研究（jiū）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時的組織更為致密。

鋅合金壓鑄過程中產生（shēng）的氣泡、冷隔（gé）和裂（liè）紋等缺陷都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鍍提供優（yōu）質的基體材料。要對壓鑄件進行嚴格的質量檢測，不能達標則果（guǒ）斷報廢（fèi），否（fǒu）則將給後（hòu）續（xù）加工帶來更大的損失。

2.3電（diàn）鍍前處理的影響

鋅合金壓鑄件在電鍍（dù）前還要進行多道前處理工序，主要包括打磨、拋光、除蠟、除油、酸蝕活化等。

鋅合金壓鑄件表麵隻有0.05-0.10mm的表麵致密（mì）層。致密層下組織疏（shū）鬆多孔，如果打磨露出疏鬆多孔組（zǔ）織，後續（xù）電鍍（dù）將出現漏鍍、孔洞、積液等問題。另（lìng）外，拋光膏塗抹不均勻（yún）所引起的拋光過程中局部過熱（rè）而產生的（de）麻點，以及拋（pāo）光膏（gāo）未清理幹淨，也都會導致電鍍後起泡（pào）。除蠟、除油需要將表麵的蠟及油脂清除幹淨（jìng），這樣才能保證電鍍時基體有清（qīng）潔活化的表（biǎo）麵。酸蝕活化，一般用弱（ruò）酸短時間侵（qīn）蝕，不（bú）宜時間過長，侵蝕後的鋅合（hé）金表麵更利於電鍍。

2.4電鍍過程的（de）影響

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

鋅合金壓鑄件（jiàn）電鍍過程中（zhōng）一般要氰化物預鍍銅（tóng），抑製預鍍銅中置換鍍銅的（de）出現至關重要。研究表明：在氰化鍍銅中，當氰化鈉含（hán）量低（dī）時，試樣（yàng）的電位較正，表麵很快形成暗紅色置（zhì）換銅而對鍍層結合力不利；氰化鈉含量較高時電位較負（fù），試樣表（biǎo）麵未見有置換銅生成。然而高的氰化鈉濃度會抑製鍍（dù）層的沉積，因此氰化鈉的濃度要（yào）控製適度。鋅合（hé）金壓鑄件電鍍鎳的過程中，一般由於鎳孔隙率較高，需（xū）要較厚（hòu）的鍍層才能達到密封的要求。研（yán）究表明鋅合金壓鑄件中性電鍍鎳技（jì）術，其鍍液近中性，對工件的腐蝕少，鍍液中的檸檬酸鈉會掩蔽基體溶出的Zn2+。鋅合金壓鑄（zhù）件電鍍鉻液中Zn2+的濃度不能過高（gāo），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（jiàn）電鍍後起泡現象如圖8所示，一般鍍件表麵沒有明顯破壞，而是整個鍍層呈現（xiàn）隆起。這（zhè）說明起泡問題是由底（dǐ）層或內層電鍍引起的，特（tè）別（bié）是打底鍍層（céng）的結合力和覆蓋率。

在鋅合金壓鑄件多（duō）層電（diàn）鍍過程中，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（diàn）鍍過程中（zhōng）的過度析氫也會對起泡問題有一定貢獻。

(1)鋅基（jī）體、鍍銅層、鍍鎳層均無孔缺陷；

(2)鋅基體和鍍（dù）銅層無缺（quē）陷，但鍍鎳層（céng）存在孔缺陷；

(3)鋅基體和鍍鎳層無缺陷，但鍍銅層存在孔缺陷（xiàn）；

(4)鋅基體無缺陷，但鍍銅層和（hé）鍍鎳層存（cún）在孔缺陷；

(5)鋅基體存在孔缺陷，但鍍銅（tóng）層和鍍鎳層無缺陷；

(6)鋅基體和鍍鎳層存在（zài）孔缺陷，但鍍銅（tóng）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（niè）層均存在孔缺陷（xiàn）。

鋅合金壓（yā）鑄件多層電鍍中，上（shàng）述(3)、(5)、(6)、(7)四種（zhǒng）情形中，底層或基體有孔洞等（děng）缺陷（xiàn），而孔洞缺陷的外部存在（zài）致密的密封層，在電鍍過（guò）程（chéng）中這樣的密封腔體會儲存一定的電鍍液，經過一係（xì）列的反應就會影響（xiǎng）到界麵的結合力，同時腔（qiāng）體內產生一定的壓力，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（céng）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（dù）液等雜質，當腐蝕發生時，由於鋅合金基體與各鍍層間的（de）腐蝕電位不同，會形成腐（fǔ）蝕原電（diàn）池，同時（shí）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與否（fǒu）以及（jí）鍍層（céng）的致密覆蓋程度對（duì）鋅合金壓鑄（zhù）件電鍍質量（liàng）的影響最為關鍵，需要特別關注。鍍前鋅合金壓鑄件的缺陷（xiàn）難以（yǐ）用肉眼直接觀察，可以利用滲透染色（sè）的方法先用滲透劑在表（biǎo）麵滲透，然（rán）後用顯色劑使（shǐ）缺陷顯露出來，從而（ér）達到檢測的效果。

3結論及建議

基於以上的綜述和分析（xī），總結引起鋅合金（jīn）壓（yā）鑄（zhù）件電鍍後起泡問題的原（yuán）因（yīn）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引起（qǐ）了表麵（miàn）缺陷(主（zhǔ）要包（bāo）括氣泡、冷（lěng）隔等)；(3)打磨時（shí）破壞了壓（yā）鑄（zhù）件表麵致密層或拋光過熱而出（chū）現表（biǎo）麵惰（duò）性區域；(4)除蠟、除油（yóu）等清理不徹底或過酸蝕；(5)打（dǎ）底（dǐ）電鍍層出現（xiàn）置換；(6)多層電鍍孔隙中含有鍍液。其中，鍍前表麵質量、打底鍍層置換（huàn）鍍及覆蓋率是起泡（pào）問題的最大隱患。鋅合金壓（yā）鑄件電（diàn）鍍起泡（pào）問題的（de）防治最為重要的是對初始鍍層質量（liàng）的控製，而且對鍍前、鍍後質量（liàng）都要嚴格把關。可在電鍍前對（duì）鋅（xīn）合金壓鑄件（jiàn）進行滲透顯色檢測，以保證鍍前基體表麵的（de）質量。