​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（gāo）等優勢，在汽車工業、家用電器、日用五金等行業（yè）得到廣泛的應用。鋅合金壓鑄件按使用要求分（fèn）為兩類，一類是結構功能性壓鑄件，另一類是無特殊（shū）要求的零部件。由（yóu）於鋅合金活潑、易腐蝕（shí），一般覆蓋保護性鍍（dù）層之後才能應用。鋅合金（jīn）表麵電鍍時容易形成置換反應層（céng），引起鍍層界麵結合力不良，工件也會因其表麵致密性不好而含電鍍液。這些潛在的問題一段時間後會以鍍層起泡的形式表現（xiàn）出（chū）來，引起嚴重的質量問題，明確鋅合金壓鑄件電（diàn）鍍（dù）後起泡原（yuán）因並製定消除對策十分（fèn）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，分析了導致鋅合金（jīn）壓鑄件電鍍後起泡的原因，並提出了（le）對策。

1鋅合金壓鑄件生產

多層鍍層包（bāo）裹的狀態，其電鍍加工是一個環環相扣的過程（chéng），每一（yī）道（dào）工（gōng）序得到的表麵狀態都具有傳（chuán）遞性。

在（zài）生產中壓鑄鋅合金原料（liào）成分、鋅合金（jīn）和回收料比例不合理以及精煉效果差，壓鑄模（mó）具設計及壓鑄工藝參數不合（hé）理，鍍前處理質量差及後續各電鍍工藝不合理都可能導致起泡。因此，起泡問題的排查需要在生產流程上多點進行監測，特別是鋅合金壓（yā）鑄件鍍前表（biǎo）麵狀態的檢測，同時也（yě）要對初始鍍層與基體的結（jié）合力（lì）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（jí）精煉的影（yǐng）響

鋅合金壓鑄件一（yī）般（bān）使用含鋁量為3%-4%的鋅鋁合金（jīn），按照壓（yā）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（zhōng）鉛、鎘雜（zá）質的含量對鋅合金壓鑄件質量的影響最為顯（xiǎn）著。在對鋅合金壓鑄件出現起泡問題（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（chū）現的起泡問題顯著增加。其主要原因是鋅合金壓鑄件中（zhōng）的鉛、鎘、錫等（děng）雜質會在晶界處聚（jù）集而導致晶（jīng）間腐蝕（shí），晶（jīng）間腐蝕處會（huì）膨脹而頂起鍍層，引起（qǐ）起泡問題。

在鋅合金（jīn）壓鑄過程中會不斷產生壓鑄（zhù）澆道凝料以及其（qí）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（wén）獻（xiàn）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（yǐng）響。在（zài）鋅合金（jīn）的熔煉過程中，回（huí）收料的摻入會顯著（zhe）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（rù）50%回收料時，氯化氨精煉後基本可以消除鋅合（hé）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，但精煉後依然還存（cún）在40%雜質。壓鑄鋅合金（jīn）中雜質（zhì）含量高對鋅合金液的壓鑄成型能力及鋅（xīn）合金的力學（xué）性能都不利，引起電鍍後起泡的（de）概率也會大大增加。

鋅合金原料（liào）中的雜質含量、熔煉回收料的摻入（rù）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（zuì）終影響到鋅合金件（jiàn）電鍍後的質量。因此，鋅合金壓鑄生（shēng）產不僅要嚴把原料質量（liàng）關，而（ér）且要對壓鑄前鋅合金（jīn）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（zuò）的關鍵步驟，壓鑄模具的設計（jì）和壓鑄參數的設置對壓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（de）過道，型腔（qiāng）則是成型壓鑄件的腔體（tǐ）和壓鑄件直接接觸，澆口和澆道的設計、型腔分布等對於（yú）壓鑄件的質量而（ér）已至關重要。合理（lǐ）的模具設計既要保證完整充（chōng）型（xíng），也要保證充型過（guò）程中盡（jìn）量少出現卷氣等（děng）現象。梯形澆道所（suǒ）產生的氣（qì）孔量要（yào）多於（yú）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。壓鑄鋅合金件的多孔組織對其機械性能和電鍍質量都十分（fèn）不利。

在壓鑄過程中，壓鑄的壓力、溫度（dù）以及模具的溫度等對鋅合金壓鑄（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（shí）的（de）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）陷都會給後續的（de）清理和電鍍帶來（lái）困難，保證壓鑄（zhù）件質量才能為電鍍提供優質的基體（tǐ）材料（liào）。要對壓鑄（zhù）件進行（háng）嚴格的質量檢測，不能達標則（zé）果斷報廢，否則將給後續加工帶來更大的損（sǔn）失。

2.3電鍍前處（chù）理的影響（xiǎng）

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（là）、除油（yóu）、酸蝕活化等。

鋅合（hé）金壓鑄件表麵隻有0.05-0.10mm的表麵致密（mì）層。致密層下組（zǔ）織疏鬆多孔（kǒng），如果（guǒ）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。另外（wài），拋光膏塗抹不均勻所（suǒ）引起的拋光過程中局部過熱而（ér）產生的麻點，以及拋（pāo）光（guāng）膏未清理幹（gàn）淨，也都會導致電鍍（dù）後起泡。除蠟、除油需要將表麵的蠟及油脂清（qīng）除幹淨，這樣才能保證電鍍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於電鍍。

2.4電鍍過程的影響

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

鋅合金壓鑄件電鍍過程中一般要氰化物預鍍銅（tóng），抑製預鍍銅中置換鍍銅的出現至關重要。研究（jiū）表明：在氰化鍍銅（tóng）中，當氰化鈉含量低時，試樣的電位較正，表麵很快形成暗紅色置換銅而對鍍層結合（hé）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成。然而高的氰化鈉濃度會抑製鍍（dù）層的沉積，因此氰（qíng）化鈉的濃度要控製適度。鋅合金壓鑄（zhù）件電鍍鎳的過程中，一般由於鎳孔（kǒng）隙率較高，需（xū）要較（jiào）厚的鍍層才能達到密封的要求。研究表明鋅合金壓鑄件中（zhōng）性電鍍鎳技術，其鍍液近中性，對工件的腐蝕少（shǎo），鍍液中的檸檬酸鈉會掩蔽基（jī）體溶出的Zn2+。鋅合金壓鑄件電鍍鉻液中Zn2+的濃度不能過高，否則會使電流密度大的部位上出現疏鬆、燒（shāo）焦。

鋅（xīn）合金壓鑄件（jiàn）電鍍後起泡（pào）現象如圖（tú）8所示，一般鍍（dù）件表麵沒有明顯破壞，而是整個鍍層呈現隆（lóng）起。這說明起泡問（wèn）題是由（yóu）底層或（huò）內層電鍍引起的，特別是打底鍍層的結合力和覆蓋率。

在鋅合金壓鑄件多層電鍍過程中，鍍層的結合力、覆蓋率和致密（mì）程度對鍍後起泡的（de）影響至（zhì）關重要，同時電鍍過程中（zhōng）的過度析氫也會對起泡問題有一定貢獻。

(1)鋅基體、鍍銅層（céng）、鍍鎳層均無孔缺陷；

(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（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；

(5)鋅基體存在孔缺陷，但（dàn）鍍銅層和鍍鎳層無缺陷；

(6)鋅基體和鍍鎳層存在孔缺陷，但鍍（dù）銅層無缺陷；

(7)鋅基體和鍍銅層存在（zài）孔缺陷，但鍍鎳層無缺陷；

(8)鋅（xīn）基體、鍍銅（tóng）層和鍍鎳層均（jun1）存在孔缺陷。

鋅合金壓鑄（zhù）件多層電鍍中（zhōng），上述(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底（dǐ）層（céng）或基體有孔洞等缺陷，而孔洞缺（quē）陷的外部存在致密的密封層，在電鍍過程（chéng）中（zhōng）這樣的密封腔體會儲存一定的（de）電鍍液，經過一係列的反應就會（huì）影響到界麵的結合力，同時腔體內產生一定的壓力（lì），經過一段時間就會導致起（qǐ）泡問（wèn）題。而（ér）在(2)、(4)、(6)、(8)四種情況下，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（diàn）鍍液等雜質，當腐蝕發生時（shí），由於鋅合金基體與各鍍層間的腐蝕（shí）電位不同，會形（xíng）成腐蝕原電池，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與否以（yǐ）及鍍層的致密覆蓋程度對鋅合金壓鑄件電鍍（dù）質量的（de）影響最（zuì）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，可以利用滲透染色的方法先用滲透劑在表麵滲透，然後用顯色劑（jì）使缺陷顯露（lù）出來，從而達到檢（jiǎn）測的效果。

3結論及建（jiàn）議

基於以上的綜述和分析，總（zǒng）結引起鋅合金壓鑄件電鍍後起泡問題的原因（yīn）有：(1)壓鑄鋅合金液中存在有害雜質(主要是鉛、鎘等)；(2)鋅（xīn）合金壓鑄（zhù）模具及工藝引起了表麵缺陷(主（zhǔ）要包括（kuò）氣泡、冷隔等)；(3)打磨時破壞了壓鑄件表麵致密層或拋（pāo）光過熱而出現（xiàn）表麵惰性區域；(4)除蠟、除油等清理（lǐ）不徹底或（huò）過酸蝕；(5)打底電鍍層出現置換；(6)多層電鍍孔隙中含有（yǒu）鍍液。其中，鍍前表麵質量、打底鍍層置換鍍及覆蓋率是起泡問題的最大隱患。鋅合（hé）金壓鑄件電鍍起泡問題的防（fáng）治（zhì）最為重要的是對初始鍍層（céng）質量的控製，而且（qiě）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，以保證鍍前基體表麵的質量。