相比于銅、鋁等合金，鋅合金擁有熔點(diǎn)較低、鑄造性能好、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì)，在汽車工業(yè)、家用電器、日用五金等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。鋅合金壓鑄件按使用要求分為兩類，一類是結(jié)構(gòu)功能性壓鑄件，另一類是無(wú)特殊要求的零部件。由于鋅合金活潑、易腐蝕，一般覆蓋保護(hù)性鍍層之后才能應(yīng)用。鋅合金表面電鍍時(shí)容易形成置換反應(yīng)層，引起鍍層界面結(jié)合力不良，工件也會(huì)因其表面致密性不好而含電鍍液。這些潛在的問題一段時(shí)間后會(huì)以鍍層起泡的形式表現(xiàn)出來(lái)，引起嚴(yán)重的質(zhì)量問題，明確鋅合金壓鑄件電鍍后起泡原因并制定消除對(duì)策十分重要。

本文從生產(chǎn)原料及其精煉、壓鑄工藝，鍍前處理和電鍍過程等角度，分析了導(dǎo)致鋅合金壓鑄件電鍍后起泡的原因，并提出了對(duì)策。

1鋅合金壓鑄件生產(chǎn)

多層鍍層包裹的狀態(tài)，其電鍍加工是一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的過程，每一道工序得到的表面狀態(tài)都具有傳遞性。

在生產(chǎn)中壓鑄鋅合金原料成分、鋅合金和回收料比例不合理以及精煉效果差，壓鑄模具設(shè)計(jì)及壓鑄工藝參數(shù)不合理，鍍前處理質(zhì)量差及后續(xù)各電鍍工藝不合理都可能導(dǎo)致起泡。因此，起泡問題的排查需要在生產(chǎn)流程上多點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，特別是鋅合金壓鑄件鍍前表面狀態(tài)的檢測(cè)，同時(shí)也要對(duì)初始鍍層與基體的結(jié)合力以及鍍層的覆蓋率、致密度進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)。

2導(dǎo)致起泡缺陷的原因

2.1原料及精煉的影響

鋅合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(biāo)準(zhǔn)，需要檢測(cè)的化學(xué)成分包括鋅、鋁、鎂、銅、鉛、鐵、鎘、錫等8項(xiàng)。其中鉛、鎘雜質(zhì)的含量對(duì)鋅合金壓鑄件質(zhì)量的影響最為顯著。在對(duì)鋅合金壓鑄件出現(xiàn)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(shí)產(chǎn)品出現(xiàn)的起泡問題顯著增加。其主要原因是鋅合金壓鑄件中的鉛、鎘、錫等雜質(zhì)會(huì)在晶界處聚集而導(dǎo)致晶間腐蝕，晶間腐蝕處會(huì)膨脹而頂起鍍層，引起起泡問題。

在鋅合金壓鑄過程中會(huì)不斷產(chǎn)生壓鑄澆道凝料以及其他廢料，用來(lái)壓鑄的鋅合金液都是由新料與回收料混合熔煉而成。文獻(xiàn)中研究了回收料摻入比率及精煉對(duì)壓鑄鋅合金狀態(tài)的影響。在鋅合金的熔煉過程中，回收料的摻入會(huì)顯著地影響鋅合金的組織性能，。

精煉前后組織對(duì)比說(shuō)明：當(dāng)摻入50%回收料時(shí)，氯化氨精煉后基本可以消除鋅合金中的雜質(zhì)；當(dāng)全部是回收料時(shí)，精煉雖然可以明顯地改善鋅合金的組織，但精煉后依然還存在40%雜質(zhì)。壓鑄鋅合金中雜質(zhì)含量高對(duì)鋅合金液的壓鑄成型能力及鋅合金的力學(xué)性能都不利，引起電鍍后起泡的概率也會(huì)大大增加。

鋅合金原料中的雜質(zhì)含量、熔煉回收料的摻入比率及精煉對(duì)壓鑄產(chǎn)品質(zhì)量都有較大影響，這種影響會(huì)依次傳遞，最終影響到鋅合金件電鍍后的質(zhì)量。因此，鋅合金壓鑄生產(chǎn)不僅要嚴(yán)把原料質(zhì)量關(guān)，而且要對(duì)壓鑄前鋅合金液進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

2.2壓鑄模具的影響

壓鑄是鋅合金件制作的關(guān)鍵步驟，壓鑄模具的設(shè)計(jì)和壓鑄參數(shù)的設(shè)置對(duì)壓鑄件質(zhì)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過道，型腔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(shè)計(jì)、型腔分布等對(duì)于壓鑄件的質(zhì)量而已至關(guān)重要。合理的模具設(shè)計(jì)既要保證完整充型，也要保證充型過程中盡量少出現(xiàn)卷氣等現(xiàn)象。梯形澆道所產(chǎn)生的氣孔量要多于橢圓形澆口，設(shè)計(jì)橢圓形澆道在壓鑄質(zhì)量上優(yōu)要于梯形澆道。壓鑄鋅合金件的多孔組織對(duì)其機(jī)械性能和電鍍質(zhì)量都十分不利。

在壓鑄過程中，壓鑄的壓力、溫度以及模具的溫度等對(duì)鋅合金壓鑄件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在氣孔、冷隔等壓鑄缺陷方面。針對(duì)模具溫度的研究表明，當(dāng)模溫在160°C時(shí)，壓鑄后的組織有明顯的孔洞，而模溫為165°C和170°C時(shí)的組織更為致密。

鋅合金壓鑄過程中產(chǎn)生的氣泡、冷隔和裂紋等缺陷都會(huì)給后續(xù)的清理和電鍍帶來(lái)困難，保證壓鑄件質(zhì)量才能為電鍍提供優(yōu)質(zhì)的基體材料。要對(duì)壓鑄件進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，不能達(dá)標(biāo)則果斷報(bào)廢，否則將給后續(xù)加工帶來(lái)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(jìn)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。

鋅合金壓鑄件表面只有0.05-0.10mm的表面致密層。致密層下組織疏松多孔，如果打磨露出疏松多孔組織，后續(xù)電鍍將出現(xiàn)漏鍍、孔洞、積液等問題。另外，拋光膏涂抹不均勻所引起的拋光過程中局部過熱而產(chǎn)生的麻點(diǎn)，以及拋光膏未清理干凈，也都會(huì)導(dǎo)致電鍍后起泡。除蠟、除油需要將表面的蠟及油脂清除干凈，這樣才能保證電鍍時(shí)基體有清潔活化的表面。酸蝕活化，一般用弱酸短時(shí)間侵蝕，不宜時(shí)間過長(zhǎng)，侵蝕后的鋅合金表面更利于電鍍。

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，在壓鑄完成后要進(jìn)行相應(yīng)的電鍍處理，一般包括鍍銅層、鍍鎳層和鍍鉻層。

鋅合金壓鑄件電鍍過程中一般要氰化物預(yù)鍍銅，抑制預(yù)鍍銅中置換鍍銅的出現(xiàn)至關(guān)重要。研究表明：在氰化鍍銅中，當(dāng)氰化鈉含量低時(shí)，試樣的電位較正，表面很快形成暗紅色置換銅而對(duì)鍍層結(jié)合力不利；氰化鈉含量較高時(shí)電位較負(fù)，試樣表面未見有置換銅生成。然而高的氰化鈉濃度會(huì)抑制鍍層的沉積，因此氰化鈉的濃度要控制適度。鋅合金壓鑄件電鍍鎳的過程中，一般由于鎳孔隙率較高，需要較厚的鍍層才能達(dá)到密封的要求。研究表明鋅合金壓鑄件中性電鍍鎳技術(shù)，其鍍液近中性，對(duì)工件的腐蝕少，鍍液中的檸檬酸鈉會(huì)掩蔽基體溶出的Zn2+。鋅合金壓鑄件電鍍鉻液中Zn2+的濃度不能過高，否則會(huì)使電流密度大的部位上出現(xiàn)疏松、燒焦。

鋅合金壓鑄件電鍍后起泡現(xiàn)象如圖8所示，一般鍍件表面沒有明顯破壞，而是整個(gè)鍍層呈現(xiàn)隆起。這說(shuō)明起泡問題是由底層或內(nèi)層電鍍引起的，特別是打底鍍層的結(jié)合力和覆蓋率。

在鋅合金壓鑄件多層電鍍過程中，鍍層的結(jié)合力、覆蓋率和致密程度對(duì)鍍后起泡的影響至關(guān)重要，同時(shí)電鍍過程中的過度析氫也會(huì)對(duì)起泡問題有一定貢獻(xiàn)。

(1)鋅基體、鍍銅層、鍍鎳層均無(wú)孔缺陷；

(2)鋅基體和鍍銅層無(wú)缺陷，但鍍鎳層存在孔缺陷；

(3)鋅基體和鍍鎳層無(wú)缺陷，但鍍銅層存在孔缺陷；

(4)鋅基體無(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(wú)缺陷；

(6)鋅基體和鍍鎳層存在孔缺陷，但鍍銅層無(wú)缺陷；

(7)鋅基體和鍍銅層存在孔缺陷，但鍍鎳層無(wú)缺陷；

(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(3)、(5)、(6)、(7)四種情形中，底層或基體有孔洞等缺陷，而孔洞缺陷的外部存在致密的密封層，在電鍍過程中這樣的密封腔體會(huì)儲(chǔ)存一定的電鍍液，經(jīng)過一系列的反應(yīng)就會(huì)影響到界面的結(jié)合力，同時(shí)腔體內(nèi)產(chǎn)生一定的壓力，經(jīng)過一段時(shí)間就會(huì)導(dǎo)致起泡問題。而在(2)、(4)、(6)、(8)四種情況下，鍍層內(nèi)部或基體存在通向鍍層的最外表面通道，通道中會(huì)儲(chǔ)存電鍍液等雜質(zhì)，當(dāng)腐蝕發(fā)生時(shí)，由于鋅合金基體與各鍍層間的腐蝕電位不同，會(huì)形成腐蝕原電池，同時(shí)腐蝕產(chǎn)物也可能會(huì)順著孔道擴(kuò)散到表面，形成腐蝕霉斑。

打底鍍層出現(xiàn)置換鍍與否以及鍍層的致密覆蓋程度對(duì)鋅合金壓鑄件電鍍質(zhì)量的影響最為關(guān)鍵，需要特別關(guān)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面滲透，然后用顯色劑使缺陷顯露出來(lái)，從而達(dá)到檢測(cè)的效果。

3結(jié)論及建議

基于以上的綜述和分析，總結(jié)引起鋅合金壓鑄件電鍍后起泡問題的原因有：(1)壓鑄鋅合金液中存在有害雜質(zhì)(主要是鉛、鎘等)；(2)鋅合金壓鑄模具及工藝引起了表面缺陷(主要包括氣泡、冷隔等)；(3)打磨時(shí)破壞了壓鑄件表面致密層或拋光過熱而出現(xiàn)表面惰性區(qū)域；(4)除蠟、除油等清理不徹底或過酸蝕；(5)打底電鍍層出現(xiàn)置換；(6)多層電鍍孔隙中含有鍍液。其中，鍍前表面質(zhì)量、打底鍍層置換鍍及覆蓋率是起泡問題的最大隱患。鋅合金壓鑄件電鍍起泡問題的防治最為重要的是對(duì)初始鍍層質(zhì)量的控制，而且對(duì)鍍前、鍍后質(zhì)量都要嚴(yán)格把關(guān)。可在電鍍前對(duì)鋅合金壓鑄件進(jìn)行滲透顯色檢測(cè)，以保證鍍前基體表面的質(zhì)量。