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，鋅合金擁有熔點較低（dī）、鑄造性能（néng）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（fàn）的應用。鋅合金壓鑄件按使用要（yào）求分為（wéi）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（jīn）活潑、易腐蝕，一（yī）般覆蓋保護性鍍層之（zhī）後才能應用。鋅合金表麵電鍍時（shí）容易形成置（zhì）換反應層，引起鍍層界麵結合力（lì）不良，工件也會因其表麵致密性不（bú）好而含電（diàn）鍍液。這些潛在（zài）的問題一段時間後會以鍍層（céng）起泡的形式表現出來，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重要（yào）。

本文從（cóng）生產原（yuán）料及（jí）其精煉、壓鑄（zhù）工藝，鍍前處理（lǐ）和（hé）電鍍過程等角度，分析了導致鋅合金（jīn）壓鑄件電鍍後（hòu）起泡的（de）原因，並提出了對策。

1鋅合金壓鑄件生產

多層（céng）鍍層包裹的狀態，其電鍍加工是一個環環相扣的（de）過程，每一道工序得到的（de）表麵狀態都具有傳（chuán）遞性。

在生產中壓（yā）鑄（zhù）鋅合金原（yuán）料成分、鋅合金和回收料比例不合理以及精煉效（xiào）果差，壓鑄模具設計及壓鑄（zhù）工藝參數不合理，鍍前處理質量差及（jí）後續各電鍍工藝不合理都（dōu）可能導致起泡。因此，起（qǐ）泡問題的排查需要在生產流程上多點進行監測，特別（bié）是鋅合金壓鑄件（jiàn）鍍前表麵狀態（tài）的檢測，同時也（yě）要對初始鍍層與基體的結合力以及（jí）鍍層的覆蓋（gài）率、致密度進（jìn）行全麵的監測。

2導致起泡缺陷的原因

2.1原（yuán）料及精煉的影響

鋅合金壓鑄件一（yī）般使用含鋁量為3%-4%的鋅鋁合金（jīn），按照壓（yā）鑄鋅合金標準，需要（yào）檢測的化學成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫（xī）等8項。其中鉛、鎘雜質的含量對鋅合金壓鑄件質量的影（yǐng）響最為顯（xiǎn）著。在對鋅合金壓鑄件（jiàn）出現起泡問題的研究分析表明：壓鑄鋅合金的鉛、鎘含量較低(Pb<0.002%，Cd<0.002%)時（shí）起泡問題較少，較高(Pb<0.015%，Cd<0.01%)時產品（pǐn）出現（xiàn）的起泡問題顯著增加。其主（zhǔ）要原因是鋅合金壓鑄件中的鉛（qiān）、鎘、錫等雜質會在晶界處（chù）聚集而導致晶間腐蝕（shí），晶間腐蝕處會膨脹而頂起鍍層（céng），引起起泡問題。

在鋅合金壓鑄過程中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（liàn）而成。文獻中研究了回收料（liào）摻（chān）入比率及精煉對壓鑄鋅合金狀態的影響。在鋅合金的熔煉（liàn）過程中（zhōng），回收料的摻入會顯著地影響鋅合金的組織性能，。

精（jīng）煉前後組織對（duì）比說明：當（dāng）摻入50%回收料（liào）時，氯化氨精煉後基本可（kě）以消除鋅合金（jīn）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（hé）金的組織，但精煉後依然還存在40%雜質。壓鑄鋅合金中雜質含量高對鋅合（hé）金液的壓鑄成型能力及鋅合金的（de）力學性（xìng）能都不利（lì），引起電鍍後（hòu）起泡的概（gài）率也會大大增加。

鋅合金原料中（zhōng）的雜質（zhì）含量、熔煉回收料的摻入（rù）比率及精煉對壓鑄（zhù）產品質量都有較大（dà）影響，這種影響會依次傳遞，最終影響到鋅合（hé）金件電鍍後的質量。因此（cǐ），鋅合金壓鑄生產不（bú）僅要嚴（yán）把原料質量關，而且要對壓鑄前鋅合金液進行（háng）質量監測。

2.2壓鑄模具的影響（xiǎng）

壓鑄是鋅（xīn）合金件製作的關鍵步（bù）驟，壓（yā）鑄模（mó）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。其中澆口和澆（jiāo）道是將鋅合金液引向型腔的過道，型腔則是（shì）成型壓鑄件的腔體和壓鑄件直接接（jiē）觸，澆（jiāo）口和澆道的設計、型腔分布（bù）等對於（yú）壓鑄（zhù）件（jiàn）的質量而已（yǐ）至關重（chóng）要。合理的模具設計（jì）既要保證完整（zhěng）充型，也要保（bǎo）證充型過程（chéng）中盡（jìn）量少出（chū）現卷氣（qì）等現（xiàn）象。梯形澆道所（suǒ）產生的氣孔量要多於橢圓形澆口，設計橢圓形澆道（dào）在壓（yā）鑄質量上優要於梯形（xíng）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（de）壓力、溫度以及模具的溫度等對鋅合金壓鑄件質量的影響主要表現在氣孔、冷隔等壓鑄缺陷方麵。針對模具溫度的研究表明，當模溫在160°C時，壓（yā）鑄後的組織有（yǒu）明顯的孔洞，而模溫為165°C和170°C時的組織更（gèng）為致密。

鋅（xīn）合金壓鑄過程中產（chǎn）生的氣泡、冷隔和裂紋等缺陷都會給後續的清理和電鍍帶來困難，保證壓（yā）鑄件（jiàn）質量才能為電鍍提供優質的基體材料。要對壓鑄件進行嚴格的質量檢測，不能達標（biāo）則果斷報廢，否則將給後續加工帶來更大的損失。

2.3電鍍前處理的（de）影響

鋅合金壓（yā）鑄（zhù）件在電鍍前還要進行多道前處理工序（xù），主要包括打磨、拋光、除蠟、除油、酸蝕活化（huà）等。

鋅合金壓鑄件表麵（miàn）隻有0.05-0.10mm的表麵致（zhì）密層。致密（mì）層下組織疏鬆多孔（kǒng），如果打磨露出疏鬆多孔組織，後續電鍍將出現漏鍍、孔洞、積（jī）液等問題（tí）。另外，拋光膏塗（tú）抹不均勻所引起的（de）拋光過程中局部過熱而產生的麻點，以及拋光膏未清理幹（gàn）淨，也都會導致電鍍後起泡。除蠟、除油需要將表麵的蠟及油脂清除幹淨，這樣才能（néng）保證電鍍時基體有清（qīng）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（de）鋅合（hé）金表麵更利於電鍍。

2.4電鍍過程的影響

鋅合金壓鑄件（jiàn）為了獲得良好的裝飾性和耐腐蝕性，在（zài）壓鑄完成後要進行（háng）相應的電鍍處理，一（yī）般包括鍍銅層、鍍鎳層和鍍鉻層。

鋅合金壓鑄件電鍍（dù）過程（chéng）中（zhōng）一般要氰化物預鍍銅，抑製預鍍銅中置換鍍銅的出現至關重要。研究表明：在氰化鍍（dù）銅中，當氰化鈉含量（liàng）低時，試樣的（de）電位（wèi）較正，表麵很快（kuài）形成暗紅色置換銅而對鍍層結合力不（bú）利；氰化鈉含量較高時電位較負（fù），試樣表麵未見有置換銅生成。然而高的氰（qíng）化鈉濃度會抑製鍍（dù）層的沉積，因此氰化鈉的濃度（dù）要控製適度（dù）。鋅合金壓鑄件（jiàn）電鍍鎳的過程中，一（yī）般由於鎳孔隙率較高，需要較厚的鍍層才能（néng）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，對工件的腐蝕少，鍍液中的（de）檸檬酸鈉會掩蔽（bì）基體溶（róng）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（bù）位（wèi）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（jiàn）表麵沒有明（míng）顯破壞，而是整個鍍層（céng）呈現隆起。這說明起泡（pào）問題是由（yóu）底層（céng）或內層電鍍引起的（de），特別是打底（dǐ）鍍層（céng）的結合力和覆蓋率。

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

(1)鋅（xīn）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（céng）存在孔缺陷；

(3)鋅基體和鍍鎳層（céng）無（wú）缺陷（xiàn），但鍍（dù）銅（tóng）層存在孔缺陷；

(4)鋅基（jī）體無（wú）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缺（quē）陷；

(6)鋅基體和鍍鎳層存在孔缺陷，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（tǐ）、鍍（dù）銅層和鍍鎳層均存在孔缺陷。

鋅合金壓鑄件多層電鍍中，上述(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層或基體有孔洞（dòng）等缺陷，而孔洞缺陷的外部（bù）存在（zài）致密的（de）密（mì）封層，在電鍍過程中這樣的密（mì）封腔體會儲存一定的（de）電鍍液，經過一係列的反應就會影（yǐng）響到界麵的結合力（lì），同時腔體內產生（shēng）一定的（de）壓力，經過一段時間就會導致起泡問題。而在(2)、(4)、(6)、(8)四（sì）種情況下（xià），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（fǔ）蝕發生時，由於鋅（xīn）合金基體（tǐ）與各鍍層間的腐蝕電（diàn）位（wèi）不同，會形成腐蝕原電池，同時腐蝕產物（wù）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及鍍層的致密覆蓋程度對鋅合金壓鑄（zhù）件電（diàn）鍍（dù）質量的影響最為（wéi）關鍵，需（xū）要特別關注。鍍前鋅合金壓鑄（zhù）件的（de）缺陷難以用肉眼直接觀（guān）察，可以利用滲（shèn）透染色（sè）的方法先用滲透劑在表麵滲透，然後用顯色劑使缺陷顯露出來，從而達到檢（jiǎn）測的效（xiào）果。

3結論及建議

基於以上的綜（zōng）述和分析，總結引起鋅（xīn）合金壓鑄件電鍍後起泡問題的原因有：(1)壓鑄鋅（xīn）合金液（yè）中存（cún）在有害雜質(主要是鉛、鎘（gé）等)；(2)鋅（xīn）合金壓鑄模具及工藝引起了表麵缺陷(主要包括氣泡、冷隔等（děng）)；(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（qū）域；(4)除（chú）蠟、除油等清理不徹底或過酸蝕；(5)打底電鍍層出現置換；(6)多層電鍍孔隙中含有鍍液。其中（zhōng），鍍前表麵（miàn）質量、打（dǎ）底鍍層置換鍍及覆蓋（gài）率（lǜ）是起泡問題的最大隱患。鋅合金壓鑄件電（diàn）鍍起泡問題的防治最為重要的是對（duì）初始鍍層質量的控製，而且對鍍前、鍍後質量都要嚴格把關。可在電鍍前對鋅合金壓（yā）鑄件進行滲（shèn）透顯色檢測（cè），以保證鍍前基體表麵的質量。