​鋅合金壓鑄件電鍍層起泡成因與消除對策

相比於（yú）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（rì）用五金等行業得到廣泛的應用。鋅合金壓鑄件按使用（yòng）要求分為兩類，一類是結構功能性壓鑄件，另一類是無特殊（shū）要（yào）求的零部件。由於鋅合金活潑、易腐（fǔ）蝕，一般覆蓋保護性鍍層之後（hòu）才能（néng）應用。鋅合金表麵電（diàn）鍍時容易形成（chéng）置換反（fǎn）應層，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（xiē）潛在的問題一（yī）段時間後會以鍍層起泡的形式表現出來，引起嚴（yán）重的質量（liàng）問題，明確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（běn）文從生產原料及其精煉、壓鑄工藝，鍍前處理（lǐ）和電鍍過程等（děng）角度，分析了（le）導致鋅（xīn）合金壓（yā）鑄件電鍍後起泡的原因，並提出了對策。

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，每一道工（gōng）序得到的表麵狀態（tài）都具有傳遞性。

在生產中壓鑄鋅合金原料成分（fèn）、鋅合金和回（huí）收料比例（lì）不（bú）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，鍍前處（chù）理質量差及後續各電鍍工藝不合理都可能導致（zhì）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（cè），特別是鋅合金（jīn）壓鑄（zhù）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（yǐ）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

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（xī）等8項。其中鉛、鎘雜質的含量對鋅合金壓鑄件（jiàn）質量（liàng）的影響最為顯著。在對鋅合金壓鑄件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（xiǎn）著增加（jiā）。其主要原因是鋅合（hé）金壓鑄件中的鉛、鎘、錫等雜質會在晶界處聚集而導致（zhì）晶間腐蝕，晶間腐蝕處會膨（péng）脹而頂起鍍層，引起起泡問題。

在鋅合金壓鑄過程（chéng）中會不斷產生壓（yā）鑄澆道凝料以及其他廢料，用來壓鑄的（de）鋅合金液都是由新料與回收料混合熔煉而成。文獻中研究了回收（shōu）料摻入比率及精（jīng）煉對（duì）壓鑄鋅合（hé）金狀態的影（yǐng）響。在鋅合金的熔煉過（guò）程中，回收（shōu）料的摻入會顯著地影響鋅（xīn）合金的組織性能，。

精煉（liàn）前後組織對比說明：當（dāng）摻入50%回收料（liào）時，氯化氨精煉後基本可以消除（chú）鋅合金中的雜（zá）質；當全部是（shì）回收料時，精煉雖然可以明顯（xiǎn）地改（gǎi）善鋅合金的組織，但精煉後依然還存在40%雜質。壓（yā）鑄鋅合金中雜質含量高對鋅合金液（yè）的壓鑄成型能力及鋅合金的（de）力學性能都不利，引起電鍍後起泡的概（gài）率也會大大增加。

鋅（xīn）合金原（yuán）料中的雜質（zhì）含量、熔（róng）煉回收料的摻入比率及精煉（liàn）對壓鑄產品質量都有較（jiào）大影響，這種影響會依次傳遞，最終影響（xiǎng）到鋅合金（jīn）件電鍍後的質量。因（yīn）此，鋅合金（jīn）壓鑄生產不僅要嚴把（bǎ）原料質量關，而且要對壓鑄前鋅合金液進行（háng）質量監（jiān）測。

2.2壓鑄模具的影響

壓（yā）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（yā）鑄件（jiàn）質（zhì）量都有明顯（xiǎn）的影響。其中澆口和澆道（dào）是將鋅合金液引向型腔的過道，型腔則是成型壓鑄件的腔（qiāng）體和壓鑄件直接接觸，澆口和（hé）澆道的設計、型腔分布等對於壓鑄件的質量（liàng）而已至關重要。合理（lǐ）的模具設計既要保證完整（zhěng）充型（xíng），也要保證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（yào）多於橢圓形澆口，設計橢圓形澆（jiāo）道在壓（yā）鑄質（zhì）量上優要（yào）於梯形澆道。壓（yā）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、溫度以及模具的溫度等對鋅合金壓鑄件質量的影（yǐng）響主（zhǔ）要表現在氣孔、冷隔等（děng）壓鑄缺陷方麵。針對模具溫度的研究表明，當模溫在160°C時，壓鑄後的組織有明顯的孔洞，而模溫為165°C和170°C時的組織更為（wéi）致密。

鋅合金壓鑄過（guò）程中（zhōng）產生的氣泡、冷隔和裂（liè）紋等缺陷都會給後續的（de）清理和電鍍帶來困難，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，不能達標則果斷報廢，否（fǒu）則將給後（hòu）續（xù）加工帶來（lái）更大的損失。

2.3電鍍前處理（lǐ）的影響

鋅合金壓鑄件在電鍍前還要進行多道前處理工（gōng）序，主要包括打磨、拋光、除蠟、除（chú）油、酸蝕活化等。

鋅合金壓鑄件表（biǎo）麵隻有0.05-0.10mm的表麵致密層（céng）。致密層下組織疏鬆多孔，如果打磨露出疏鬆多孔（kǒng）組織，後續電鍍（dù）將（jiāng）出（chū）現漏（lòu）鍍（dù）、孔洞、積液等問題。另外，拋光（guāng）膏塗（tú）抹不均勻所引起的拋光過（guò）程中局（jú）部（bù）過熱而產生的麻（má）點，以及拋光膏未清理幹淨，也都會導致電鍍後起泡。除蠟、除油需要將表麵的蠟及油（yóu）脂清除幹淨，這樣才能保證電鍍時基體有（yǒu）清潔活化的表（biǎo）麵（miàn）。酸蝕活化，一般用弱酸短時間侵蝕，不宜（yí）時間過長，侵（qīn）蝕後的鋅合（hé）金表麵更利於電鍍。

2.4電鍍過程的影響

鋅合金（jīn）壓鑄件為（wéi）了獲得良好（hǎo）的裝飾（shì）性和耐腐蝕性，在壓鑄完成後要進行相應的電鍍處理，一般包（bāo）括（kuò）鍍（dù）銅層、鍍鎳層和鍍鉻層。

鋅合金壓鑄件電鍍過（guò）程中一般要氰（qíng）化物預鍍銅（tóng），抑製預鍍銅中置換鍍（dù）銅的出現至關重要。研（yán）究表明：在氰化（huà）鍍銅中，當氰（qíng）化鈉含量低時，試樣的電（diàn）位較正，表麵很快形成暗紅色置換銅而對鍍層結合力不利；氰（qíng）化鈉含（hán）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（nóng）度會（huì）抑（yì）製鍍層的（de）沉積，因此氰化（huà）鈉的濃度要控製適度。鋅合金壓鑄件電鍍鎳（niè）的過程中，一（yī）般由於鎳（niè）孔隙率較高，需要較厚的鍍層才能（néng）達到密封的要求（qiú）。研究表明鋅合（hé）金壓鑄件中性電鍍鎳技術，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（diàn）流密度大的部位上出（chū）現疏鬆、燒焦。

鋅（xīn）合金壓鑄件電鍍後起泡現象如圖8所示，一般（bān）鍍件表麵沒有明顯（xiǎn）破壞，而是整個鍍層呈現隆起。這說明（míng）起泡問題是由底層或內層電鍍（dù）引起的（de），特別是打底（dǐ）鍍層的結合力和覆蓋率。

在鋅合金壓鑄件多層電鍍（dù）過程中，鍍（dù）層的（de）結合力、覆蓋率和致密（mì）程度對鍍後起泡的影（yǐng）響至關重要，同時電鍍（dù）過程中的過度析氫也會對起泡（pào）問題有一定貢獻。

(1)鋅基體、鍍銅層、鍍鎳層均（jun1）無孔缺陷；

(2)鋅基（jī）體和鍍銅層（céng）無缺陷，但鍍（dù）鎳層存在孔缺陷；

(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，但鍍銅層和鍍鎳層存在孔缺（quē）陷；

(5)鋅基體存在孔缺陷，但鍍銅（tóng）層和鍍鎳層無缺陷（xiàn）；

(6)鋅基體和鍍（dù）鎳層存在孔缺陷，但鍍（dù）銅層無缺陷；

(7)鋅基體（tǐ）和鍍銅層存在孔缺陷，但鍍（dù）鎳層無缺陷；

(8)鋅基體、鍍（dù）銅層（céng）和鍍鎳層均存在孔缺陷。

鋅合金壓鑄件多層電鍍中（zhōng），上述(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層或基（jī）體有孔洞等缺（quē）陷，而（ér）孔洞缺陷的外部存在致密的密（mì）封（fēng）層，在電鍍過程中這樣的密封腔（qiāng）體會儲存（cún）一定的電鍍液，經過一係列的（de）反應就會影響到界麵的結合力，同時腔體內產生一定的壓力，經過一段時間就會導致（zhì）起泡問題。而在(2)、(4)、(6)、(8)四種情況下（xià），鍍層內部或基體存在通（tōng）向鍍層的最外表麵通道，通道中會儲存電鍍液等（děng）雜質，當腐（fǔ）蝕發生（shēng）時，由於鋅合金基體與各鍍層間的腐蝕電位（wèi）不（bú）同，會形成腐（fǔ）蝕（shí）原電池，同時腐蝕產物也可能會順著孔道擴散到表（biǎo）麵，形（xíng）成腐蝕黴斑。

打底鍍層（céng）出現置（zhì）換鍍與否以及鍍層的致密覆蓋程度對鋅合金（jīn）壓鑄（zhù）件電（diàn）鍍質（zhì）量（liàng）的影響（xiǎng）最為關鍵，需要（yào）特別關注。鍍前鋅合金壓鑄件的缺（quē）陷難以用肉眼（yǎn）直接（jiē）觀察，可以利用滲透染色的（de）方法先用滲透劑（jì）在表麵滲透，然後用顯色劑使（shǐ）缺（quē）陷顯露（lù）出來，從而達到檢測的效（xiào）果。

3結論及建議

基於以上的綜述和分析（xī），總結引起鋅合金壓（yā）鑄件電（diàn）鍍後起泡問題的原因有：(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（jù）及工藝（yì）引起了表麵（miàn）缺陷(主要包括氣泡（pào）、冷隔等)；(3)打磨（mó）時破壞了（le）壓鑄件表（biǎo）麵致密層或拋光過熱而出現表麵惰性區域；(4)除蠟、除油（yóu）等（děng）清理不徹（chè）底或過酸蝕；(5)打底電鍍層（céng）出現置換；(6)多層電（diàn）鍍（dù）孔隙中含有鍍液（yè）。其中（zhōng），鍍前（qián）表麵質量、打底鍍層置換鍍及覆蓋（gài）率是（shì）起泡問題的最大隱患（huàn）。鋅合金壓鑄件電鍍起泡問題的防治最為重要的是對初始鍍層質（zhì）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（jīn）壓鑄件（jiàn）進行滲透顯色檢測，以保證鍍（dù）前基體表麵的質量。