​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（hé）金，鋅合金擁有熔點（diǎn）較低、鑄（zhù）造性能好、經濟效益高等優勢，在（zài）汽車工業、家用電器、日用五金等行（háng）業得到廣泛的應用。鋅合金壓鑄（zhù）件按使用要求分為兩類，一類是結構功能性壓鑄（zhù）件，另一類是無特殊（shū）要求的零部件。由於鋅合（hé）金活潑、易腐蝕，一般覆蓋保（bǎo）護性鍍層之後（hòu）才能應用。鋅合金（jīn）表麵電鍍時容易形成置換反應層，引起鍍（dù）層（céng）界麵結合力不良，工件也會因（yīn）其表麵致密性不好而含電鍍液（yè）。這些潛在的（de）問題一段時間（jiān）後（hòu）會以鍍層起泡的形（xíng）式表現出來，引起嚴重的質量問題，明確鋅合金壓（yā）鑄件電鍍後起泡原因並製定消除對策十分重要。

本文（wén）從生產原料及其精煉、壓鑄工藝，鍍（dù）前處（chù）理和電鍍（dù）過程等角度（dù），分析了導致鋅合金壓鑄件（jiàn）電（diàn）鍍後起泡的原因，並提出了對（duì）策。

1鋅合金壓鑄（zhù）件生產

多層鍍層包裹的狀（zhuàng）態，其電鍍加工是一個（gè）環環相扣的過程，每一道工序得到的表麵狀態都具（jù）有傳遞性。

在生產中壓鑄（zhù）鋅合金原料成分、鋅合金和回收料（liào）比例不合理以及精煉效果差，壓鑄模具設計及壓鑄工藝（yì）參數不合理，鍍前處（chù）理質（zhì）量差（chà）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（xū）要在生產流（liú）程上多點進行監測，特別是鋅合金壓鑄件鍍前表麵狀態的檢測，同時（shí）也（yě）要對初（chū）始（shǐ）鍍層與基體的結合力以及鍍（dù）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（jīng）煉的影響

鋅合金壓鑄件一般（bān）使用含鋁量為3%-4%的鋅鋁（lǚ）合金，按（àn）照壓鑄鋅合金標準，需（xū）要檢測的化（huà）學成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫等8項。其中鉛、鎘（gé）雜質的含量對鋅合金壓鑄件質量的影響最為顯著（zhe）。在對鋅合金壓（yā）鑄件（jiàn）出現起泡問題的研究分析表明：壓（yā）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（zēng）加（jiā）。其主要原因是（shì）鋅合金（jīn）壓鑄件中的鉛、鎘、錫等雜質會在（zài）晶界處聚集而導（dǎo）致晶間（jiān）腐蝕，晶間腐蝕處會膨脹而頂起鍍層，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（jīn）液都是由（yóu）新料與回收料混合熔煉而成。文獻中研究（jiū）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（chān）入會顯（xiǎn）著地影（yǐng）響鋅合金的組織（zhī）性（xìng）能，。

精煉前後組織（zhī）對比說明：當摻入50%回收（shōu）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（yǐ）明顯地改善鋅合金（jīn）的組織，但精煉後依然還存在40%雜質。壓鑄鋅（xīn）合金中雜質含量高對鋅合金液的壓鑄（zhù）成型能力（lì）及鋅合金的力學性能（néng）都不利（lì），引起（qǐ）電鍍後起泡的概率也會（huì）大大增加。

鋅合金原料中的雜質含量、熔煉回收料的摻入比率及精煉對壓鑄（zhù）產（chǎn）品質量都有較大影響，這（zhè）種影響會依次傳遞，最終影（yǐng）響到鋅合金件電鍍後的質量。因此，鋅合金壓鑄生產不僅要嚴把原料質量關，而且要對壓鑄前鋅合金液進行（háng）質（zhì）量監測。

2.2壓（yā）鑄模具的影響

壓（yā）鑄是鋅合金件製作的（de）關鍵步驟，壓鑄模具的設計和壓（yā）鑄（zhù）參數的設置對（duì）壓鑄件（jiàn）質量都有明顯的影響。其中澆口和澆（jiāo）道是將鋅合（hé）金液引向型腔的過道（dào），型（xíng）腔（qiāng）則是成型壓鑄件的腔體和壓鑄件直接接觸，澆口和澆道的設計、型腔分布等對於壓鑄件的質（zhì）量而已至關重要。合理的模具設（shè）計既要保證完整充型，也要保證（zhèng）充型過程中盡量少出現卷氣等現象。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（zhī）對（duì）其機械性能和電（diàn）鍍質量都（dōu）十分不利。

在壓鑄過（guò）程中，壓鑄的壓力、溫（wēn）度以及（jí）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（fāng）麵。針（zhēn）對模具溫度的研究表明，當模溫在160°C時，壓鑄後的組織有明顯的孔洞，而模溫為165°C和170°C時（shí）的組織更（gèng）為致密（mì）。

鋅合金壓鑄過程（chéng）中產生的氣泡、冷隔和裂紋等缺陷都會給後續的清理和（hé）電鍍帶來困難，保證壓鑄件質量才能為電鍍提供優質的基（jī）體材料。要對壓鑄件進行嚴格的質量檢測，不能達標則果斷報（bào）廢，否則將給後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道前處理（lǐ）工序，主要包括打磨、拋光（guāng）、除蠟、除油、酸蝕活化（huà）等（děng）。

鋅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（sōng）多孔，如果打磨露出疏鬆多孔組織，後續（xù）電鍍將出現漏鍍、孔洞、積液等問題。另外，拋光（guāng）膏塗抹（mò）不均勻（yún）所（suǒ）引起的（de）拋光（guāng）過程中局部過熱而產生的麻點，以及拋光膏未清理幹淨，也都會導致電鍍後起泡。除（chú）蠟、除油需要將（jiāng）表麵的蠟及油脂清除幹淨，這樣才能保證電鍍時基體有清潔活化的表麵。酸（suān）蝕活化，一般用弱酸短時間侵蝕，不（bú）宜時間（jiān）過長，侵蝕後的鋅合金表麵更（gèng）利於電鍍。

2.4電鍍過程的影響

鋅合金壓鑄（zhù）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（de）電鍍處理，一般包括鍍（dù）銅層、鍍鎳層和鍍鉻層。

鋅合（hé）金壓（yā）鑄件電鍍過程中一般要氰化物預鍍銅，抑製預（yù）鍍銅中置（zhì）換鍍銅（tóng）的出現至關重要。研究表明：在氰化鍍銅中，當氰化鈉含量低時，試樣的電位較正，表麵（miàn）很快形成暗紅色置換銅而對鍍層結合力不利；氰化鈉含量較高時電位較負，試（shì）樣（yàng）表麵未見有置換銅生（shēng）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控製適度。鋅合金壓鑄件電鍍鎳（niè）的過程中，一般（bān）由於鎳孔（kǒng）隙率較高，需要（yào）較（jiào）厚的鍍層才能達到密封的要求。研究表明鋅合金（jīn）壓鑄件中性電鍍鎳技術，其鍍液近中（zhōng）性，對工件的腐蝕少，鍍液中的檸檬酸鈉會（huì）掩蔽基體溶出的Zn2+。鋅合金壓鑄件電（diàn）鍍（dù）鉻液中Zn2+的濃（nóng）度不能過高，否則會使電流密度大的部位上出現（xiàn）疏（shū）鬆、燒焦。

鋅合金壓鑄件電（diàn）鍍後起泡現（xiàn）象如圖8所（suǒ）示，一般鍍件表麵沒有（yǒu）明顯破壞（huài），而是整個鍍層呈現隆起（qǐ）。這（zhè）說明起（qǐ）泡問題是（shì）由底層（céng）或內層電鍍引（yǐn）起的，特（tè）別是打底鍍（dù）層的結合力和覆蓋率。

在鋅合金壓（yā）鑄（zhù）件多層電鍍過程中，鍍層的結合力、覆蓋率和（hé）致密（mì）程度對鍍後起泡的影響至關重要，同時電鍍過程中的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)鋅基體和鍍銅層無缺（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（quē）陷；

(4)鋅基體（tǐ）無缺陷，但鍍銅層和鍍鎳層存在孔缺陷；

(5)鋅基體存在孔（kǒng）缺（quē）陷，但鍍銅層和鍍（dù）鎳層無缺陷；

(6)鋅基體（tǐ）和鍍鎳層存在（zài）孔缺陷，但鍍（dù）銅層無（wú）缺陷；

(7)鋅基體和鍍銅層存（cún）在孔缺陷（xiàn），但鍍鎳（niè）層無缺陷（xiàn）；

(8)鋅基體、鍍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（shù）(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層或基體有（yǒu）孔（kǒng）洞等（děng）缺陷，而孔（kǒng）洞缺陷（xiàn）的（de）外部存在致密的密封層，在電鍍過程中（zhōng）這樣的（de）密封腔體會（huì）儲存一定的電鍍液，經過一係列的（de）反應就會影響到界（jiè）麵的結合（hé）力（lì），同時腔體內（nèi）產（chǎn）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（sì）種情況下（xià），鍍層內部或基體（tǐ）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（yóu）於鋅合金基體與各鍍層間的腐（fǔ）蝕電位不同，會形（xíng）成腐蝕原電池，同時腐蝕產物也（yě）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（de）致（zhì）密覆蓋程度對（duì）鋅合（hé）金壓鑄件（jiàn）電鍍質量的（de）影（yǐng）響最為關（guān）鍵，需要特別關注。鍍前鋅合（hé）金壓鑄件的缺陷難以用肉眼直接觀察，可以利（lì）用滲透染色的方法先用滲透劑在表麵滲透，然後用顯（xiǎn）色劑使缺陷顯露出來，從（cóng）而達到檢測的效果。

3結論及建（jiàn）議

基於以（yǐ）上的綜述和分析，總（zǒng）結引起鋅合金壓鑄件電鍍後起泡問（wèn）題的（de）原因有：(1)壓鑄鋅合金液中存在有害雜質(主（zhǔ）要是鉛（qiān）、鎘等（děng）)；(2)鋅合金壓鑄模具及工藝引起了（le）表麵（miàn）缺陷(主要包括氣泡、冷隔等)；(3)打（dǎ）磨時破壞了壓鑄件表麵致密層或（huò）拋（pāo）光過熱而（ér）出現表麵惰性區域；(4)除蠟、除油等清（qīng）理不徹底（dǐ）或過酸蝕；(5)打底電鍍層出現置換；(6)多層電（diàn）鍍孔隙中含有鍍液。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。鋅合金（jīn）壓鑄件電鍍起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、鍍後質量都要嚴格（gé）把關。可在（zài）電鍍前對鋅合金壓鑄件進行滲（shèn）透顯色檢測，以保證鍍前基體（tǐ）表麵的質量。