压铸锌合金电镀问题分析
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锌合金压铸件起泡缺陷分析锌合金压铸件目前广泛应用于各种装饰方面,如领带夹、皮带扣、各种金属饰扣等,因而对铸件表面质量要求高,并要求有良好的表面处理性能。
而锌合金压铸件最常见的缺陷是表面起泡。
铸件表面在以下情况下有鼓起的包称之为起泡,是铸件内缺陷的外部表现。
(1)压铸出来就发现。
(2)抛光或加工后显露出来。
(3)喷漆或电镀后出现。
(4)放置一段时间后发现。
产生原因1.孔洞引起:主要是气孔和收缩机制,气孔往往是圆形,而收缩多数是不规则形。
气孔产生原因:a 金属液在充型、凝固过程中,由于气体侵入,导致铸件表面或内部产生孔洞。
b 涂料挥发出来的气体侵入。
c 合金液含气量过高,凝固时析出。
当型腔中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体,在模具排气不良时,最终留在铸件中形成的气孔。
缩孔产生原因:a 金属液凝固过程中,由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩,而产生缩孔。
b 厚薄不均的铸件或铸件局部过热,造成某一部位凝固慢,体积收缩时表面形成凹位。
由于气孔和缩孔的存在,使压铸件在进行表面处理时,孔洞可能会进入水,当喷漆和电镀后进行烘烤时,孔洞内气体受热膨胀;或孔洞内水会变蒸气,体积膨胀,因而导致铸件表面起泡。
模具行业门户网站2.晶间腐蚀引起:锌合金成分中有害杂质:铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致晶间腐蚀,金属基体因晶间腐蚀而破碎,而电镀加速了这一祸害,受晶间腐蚀的部位会膨胀而将镀层顶起,造成铸件表面起泡。
特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、开裂、甚至破碎。
3.裂纹引起:水纹、冷隔纹、热裂纹。
水纹、冷隔纹:金属液在充型过程中,先进入的金属液接触型壁过早凝固,后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体,在铸件表面对接处形成叠纹,出现条状缺陷,见图2。
水纹一般是在铸件表面浅层;而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。
热裂纹:a 当铸件厚薄不均,凝固过程产生应力;b 过早顶出,金属强度不够;c顶出时受力不均;d 过高的模温使晶粒粗大;e 有害杂质存在。
锌合金压铸缺陷分析压铸缺陷-水纹 定义:水纹也叫冷纹或者流痕,它们都是同一种现象。
水纹通常象条线在铸件的表面上,而被这条线分开的区域都是单独凝固的。
产生原因和缺陷辨认:水纹的出现是因为金属熔体在全部充满模具型腔之前就由于接触模壁而硬化,之后金属熔流从另一边填充模腔与己经凝固的部分相接触。
后流入的金属没有足够的能量将己经凝固的金属熔化而是凝固在其周围。
那么在两者之间就形成了水纹。
如果后流入的金属熔流有足够的能量熔化己经凝固的金属,那么就不会在两者之间划定明显的边界,也就形成不了水纹。
因为不同金属区域间的界痕明显,所以这种缺陷容易往显微镜下被发现。
当某一区域快速凝固,那么在压射的前期,树枝状结构要比后凝固的表面要精细得多。
通常非常细小的水纹很容易与湖面缺陷相混淆。
其中的差别可以通过显微镜来观察到。
如果铸件表面有很多的条纹,一般都是水纹。
如果是铸件的表面两块区域的反光率不一样,那通常都是湖面缺陷。
水纹缺陷比湖面缺陷出现的几率多的多而且通常都能得到辨认。
降低缺陷到最小程度:这种缺陷可以通过选用良好的浇注系统设计,选用合适的金属压射条件和模具/金属温度来使缺陷降低到最小程度。
压铸缺陷-收缩孔定义:收缩孔的定义是液体锌合金在凝固的过程中由于体积的缩小而导致在铸件的表面或内部产生的孔洞。
压射系统的性质决定着在高压铸造件中,收缩孔总是会在有可能的地方产生。
收缩孔必须均匀地被驱散并且容积做到尽可能的小。
产生原因及缺陷辩认:收缩孔的大小和分布对铸件的物理性能和产品质量有着很大的关联。
收缩孔在形状上往往都带有棱角而且外表呈树枝状。
当液态金属凝固时体积收缩使得铸件的容积小于将它成型的模具。
在一些情形中,金属凝固到最后会在中间留下一窝熔池。
当这个熔池自身凝固时,最终的收缩就形成收缩孔。
通常因为铸件凝固的时间很短,不至于使收缩孔成为主要的问题。
然而,当铸件是先填充薄壁后填充厚壁时,很有可能薄壁先完全凝固而缺乏熔融的金属去填充厚壁部分的体积收缩。
锌合金压铸缺陷分析及解决办法摘要:主要介绍锌合金压铸生产中常见缺陷;模具被腐蚀;产品表面硬杂点;铸件缩孔等。
分析了常见缺陷产生的原因,并提出解决办法及工艺措施。
一、前言在锌合金生产中,压铸件的缺陷是复杂多见的,应对的办法和思维,压铸工作者需不断地深入研究,吸收新的信息,不断地探索,提高专业技能和素质,掌握产生铸件缺陷的基础理论知识,用科学的方法分析问题,解决问题。
要求高品质、高产量的产品,必需了解和掌握锌合金的性能、模具的设计、压铸工艺、后工序加工处理的细节技术和过程控制。
每个工作环节离不开技术的支撑。
实践经验的积累与科技的创新。
当缺陷出现时,需从实际的工艺检讨和追溯,核对每个工艺的细节步骤,设立有效的控制程序,配置检测设备和工具,以下就锌合金压铸件三个典型案例作有效应对分析。
二、压铸模具易被腐蚀锌合金压铸模具是在415-430℃合金熔液下注入型腔工作状态,型腔的工作恒温最佳为160-180℃,局部高温易造成产品的缩孔、气孔、内藏气泡,模具受到热冲击而产生腐蚀。
因此,模具的先材、热处理、浇口、流道、排气、溢流槽和运水的合理性设计极为重要。
分析问题首先从模具的设计开始,流道与浇口的设置流速太快,会引起模具高温冲蚀;充型放射距离太远,会使充型终端区域产生水纹和气孔。
流道与浇口的配合,需根据产品的厚薄、形状和复杂程度选择,而模具的温度平衡控制,依据入水的位置、产品厚度的部位的冷却和恒温来决定开设冷却水的位置。
总之,引起模具快速腐蚀的主要原因与浇口的速度、流向的设计与冷却水道的布置有密切关系,克服模具腐蚀,延长模具的使用寿命,需做到以下几点:(1) 模具的型芯材料的优良先择(2) 型芯的热处理质量(3) 浇道与浇口的正确设计和设置(4) 避免高湿困气(5) 冷却水道的合理开设,具有可控性(6) 浇道充型、凝固设计合理(7) 压铸工艺的参数设定和优化(8) 合金熔液温度的控制下面以手机外壳模具腐蚀分析作为案例一进行说明。
锌合金压铸件常见缺陷及处理方法锌合金压铸件目前广泛应用于各种装饰方面,如家具配件、建筑装饰、浴室配件、灯饰零件、玩具、领带夹、皮带扣、各种金属饰扣等,因此对铸件表面质量要求较高,同时要求有良好的表面处理性能。
缺陷表征:压铸件表面有突起小泡、压铸出来就发现、抛光或加工后显露出来、喷油或电镀后出现。
产生原因:1.孔洞引起:主要是气孔和收缩机制,气孔往往是圆形,而收缩多数是不规则形。
(1)气孔产生原因:a金属液在充型、凝固过程中,由于气体侵入,导致铸件表面或内部产生孔洞。
b涂料挥发出来的气体侵入。
c合金液含气量过高,凝固时析出。
当型腔中的气体、涂料挥发出的气体、合金凝固析出的气体,在模具排气不良时,最终留在铸件中形成的气孔。
(2)缩孔产生原因:a金属液凝固过程中,由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩,而产生缩孔。
b厚薄不均的铸件或铸件局部过热,造成某一部位凝固慢,体积收缩时表面形成凹位。
由于气孔和缩孔的存在,使压铸件在进行表面处理时,孔洞可能会进入水,当喷漆和电镀后进行烘烤时,孔洞内气体受热膨胀;或孔洞内水会变蒸气,体积膨胀,因而导致铸件表面起泡。
2.晶间腐蚀引起:锌合金成分中有害杂质:铅、镉、锡会聚集在晶粒交界处导致晶间腐蚀,金属基体因晶间腐蚀而破碎,而电镀加速了这一祸害,受晶间腐蚀的部位会膨胀而将镀层顶起,造成铸件表面起泡。
特别是在潮湿环境下晶间腐蚀会使铸件变形、开裂、甚至破碎。
3.裂纹引起:水纹、冷隔纹、热裂纹。
水纹、冷隔纹:金属液在充型过程中,先进入的金属液接触型壁过早凝固,后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体,在铸件表面对接处形成叠纹,出现条状缺陷。
水纹一般是在铸件表面浅层;而冷隔纹有可能渗入到铸件内部。
热裂纹:a当铸件厚薄不均,凝固过程产生应力;b过早顶出,金属强度不够;c顶出时受力不均d过高的模温使晶粒粗大;e有害杂质存在。
以上因素都有可能产生裂纹。
当压铸件存在水纹、冷隔纹、热裂纹,电镀时溶液会渗入到裂纹中,在烘烤时转化为蒸气,气压顶起电镀层形成起泡。
锌合金压铸件上的电镀锌合金压铸件由于是一步成型,生产效率较高,同时锌在自然界分布较广,因此,在工业上,特别是在汽车工业上,对受力不大和形状较复杂的结构件和装饰件都广泛地采用锌合金压铸件。
由于锌合金的化学稳定性较差而且容易龟裂,重要的级表一般不用,所以需镀以铜/镍/铬多层防腐装饰性镀层。
锌合金压铸件,一般应选用含铝量为4%左右的锌合金材料,以提高电镀产品的合格率。
在电镀锌合金压铸件时,应注意锌合金压铸件的下列特点,并采取适当的措施。
(1)压铸件表面是一层致密的表层,约0.05mm~0.1mm。
在表层的下面则是疏松多孔的结构。
为此,在磨光和抛光时,不要把表层全部抛去而露出疏松的底层。
否则电镀非常困难,而且会降低产品抗蚀性能。
(2)压铸件在压铸过程中是由熔融态成为固态的。
因为冷却时的凝固点不同,在压铸件表面上往往会产生偏析现象,使表面的某些部分产生富铝相或富锌相。
为此在预处理时,不要采用强碱和强酸去油和浸蚀。
因为强碱能使富铝相先溶解,而强酸又能使富锌相先溶解,从而在压铸件表面上形成针孔和微气孔,并且会残留下强碱液和强酸液,以致当镀上镀层后,容易引起脱皮和产生气泡。
(3)锌合金压铸件的形状一般比较复杂,电镀时应该采用分散能力和覆盖能力较好的溶液。
为防止在凹入或掩蔽处发生锌对电位正的金属的置换,从而使结合力不好,预镀层更应选择分散能力和覆盖能力好的镀液。
(4)所采用的镀层最好为光亮镀层,尽量避免抛光工序或者减轻抛光工作量。
一方面因形状复杂,不易抛光,另一方面也可保证镀层厚度,确保质量。
(5)第一层镀层如果采用铜层,其厚度应稍厚一些,因为当铜镀到锌合金表面上时,铜即扩散到锌中,并形成一层较脆的铜锌合金中间层,铜层愈薄扩散作用发生的愈快,因此铜的厚度至少要达到7μm或者再厚一些。
(6)多层镀铬层是锌合金的阴极保护镀层,所以镀层必须有一定的厚度,保证镀层无孔隙。
否则由于锌合金的电极电位较负,在潮湿的空气中容易产生碱式碳酸锌的白色粉状腐蚀产物,故必须根据产品的使用条件,选择合适的镀层厚度。
锌合金压铸件电镀层起泡成因与消除对策摘要:锌具有优异的机械性能,耐腐蚀性好,化学性质稳定。
在电子工业、航空制造等行业中广泛使用。
但由于特殊的铸造工艺(高频高压、低压下凝固)而制冷导致了金属表面产生起泡,起泡问题的出现直接影响整个产品的质量。
为此,本文分析锌合金压铸件生产工艺及电镀层起泡的基本情况,根据锌合金压铸件电镀层起泡成因分别从电镀原料及精炼、压铸模具和电镀阶段造成的起泡原因分析,希望帮助生产企业明确消除对策,保障铸件质量。
关键词:锌合金压铸件;电镀层;起泡;原因。
锌具有良好的耐腐蚀性,机械性能好,化学性质稳定,优良的高温固化作用和高熔点。
但是在室温下不能完全溶解于金属基体中。
因此对于铝合金材料来说恰当合理地施加合适电镀工艺是非常必要且有意义地利用其优异特性来实现合金压铸件生产过程轻量化、节约资源与保护环境友好型产品制造方法之一。
1锌合金压铸件生产工艺及电镀层起泡根据锌合金压铸件生产工艺路程来看,其包括线外除蜡、超声波除蜡、热水洗、化学除油、阴极电解除油、焦磷酸盐镀亮铜、酸活化、硫酸盐镀半光亮镍、镍封、铬还原、超声波洗净、酸中和、热纯水洗以及烘干、包装等多道工序[1]。
在锌合金压铸件生产阶段,针对电镀层起泡原因来说,由于生产过程中锌合金压铸所用的原料成本以及回收料比例不合理、实际的精炼效果相对较差、压铸模具以及压铸工艺不合理等,在材料以及工艺的影响下,都可能在锌合金压铸件电镀的过程中出现起泡的异常情况。
要确保锌合金压铸件生产质量,则需要针对生产过程中的多个节点检测,重点是做好锌合金压铸前的状态检测,了解电镀层的覆盖和致密度。
从锌合金压铸件电镀层起泡的具体原因来看,主要有以下几种可能:其一,原料问题。
其中主要是锌锭+回收料比例严重偏差,导致电镀层起泡;其二,熔炼阶段,新老料比例不协调、精炼程度不高、含有的杂质量超标(Pb、Cd)、合金元素含量超标,从而导致电镀层在熔炼阶段出现起泡现象[2];其三,压铸阶段,一方面是由于压铸工艺参数设计不合理,另一方面则是模具设计不合理,导致压铸阶段锌合金压铸件出现起泡情况;其四,镀前处理阶段,除蜡、除油不及时,抛光过热麻点不充足,抛光厚度与光洁度达不到需求,打破厚度也不达标,从而导致起泡出现;其五,镀铜阶段,镀酸铜、镀焦铜、镀氰铜、冲击镀铜、浸氰化亚铜、活化处理不到位,带着电镀层容易出现起泡[3];其六,镀镍阶段,镍封、亮镍、高硫镍、中性镀镍、暗镍、冲击镍以及酸活化未处理到位,导致起泡;其七,镀铬阶段,铬还原不及时、镀铬不合理、酸活化处理不到位,导致起泡问题出现。
锌合金压铸件上的电镀锌合金压铸件由于是一步成型,生产效率较高,同时锌在自然界分布较广,因此,在工业上,特别是在汽车工业上,对受力不大和形状较复杂的结构件和装饰件都广泛地采用锌合金压铸件。
由于锌合金的化学稳定性较差而且容易龟裂,重要的级表一般不用,所以需镀以铜/镍/铬多层防腐装饰性镀层。
锌合金压铸件,一般应选用含铝量为4%左右的锌合金材料,以提高电镀产品的合格率。
在电镀锌合金压铸件时,应注意锌合金压铸件的下列特点,并采取适当的措施。
(1)压铸件表面是一层致密的表层,约0.05mm~0.1mm。
在表层的下面则是疏松多孔的结构。
为此,在磨光和抛光时,不要把表层全部抛去而露出疏松的底层。
否则电镀非常困难,而且会降低产品抗蚀性能。
(2)压铸件在压铸过程中是由熔融态成为固态的。
因为冷却时的凝固点不同,在压铸件表面上往往会产生偏析现象,使表面的某些部分产生富铝相或富锌相。
为此在预处理时,不要采用强碱和强酸去油和浸蚀。
因为强碱能使富铝相先溶解,而强酸又能使富锌相先溶解,从而在压铸件表面上形成针孔和微气孔,并且会残留下强碱液和强酸液,以致当镀上镀层后,容易引起脱皮和产生气泡。
(3)锌合金压铸件的形状一般比较复杂,电镀时应该采用分散能力和覆盖能力较好的溶液。
为防止在凹入或掩蔽处发生锌对电位正的金属的置换,从而使结合力不好,预镀层更应选择分散能力和覆盖能力好的镀液。
(4)所采用的镀层最好为光亮镀层,尽量避免抛光工序或者减轻抛光工作量。
一方面因形状复杂,不易抛光,另一方面也可保证镀层厚度,确保质量。
(5)第一层镀层如果采用铜层,其厚度应稍厚一些,因为当铜镀到锌合金表面上时,铜即扩散到锌中,并形成一层较脆的铜锌合金中间层,铜层愈薄扩散作用发生的愈快,因此铜的厚度至少要达到7μm 或者再厚一些。
(6)多层镀铬层是锌合金的阴极保护镀层,所以镀层必须有一定的厚度,保证镀层无孔隙。
否则由于锌合金的电极电位较负,在潮湿的空气中容易产生碱式碳酸锌的白色粉状腐蚀产物,故必须根据产品的使用条件,选择合适的镀层厚度。
锌合金压铸模具早期冲蚀问题的初步分析与经验对策我们在生产一些电镀高光锌合金产品时,模具在投产初期(从几十模到几千模不等)经常会出现型腔表面腐蚀现象;一般情况下,这种金属疲劳腐蚀会在十万模次左右出现;但是,这些模具早期急剧腐蚀的问题,往往会困扰我们:为什么会出现这种情况呢?出现这种情况我们应该怎么样处理?针对这些问题,结合作者的多年经验,我们从原材料、模具、工艺及日常的维护保养等方面和大家一起做个探讨,便于我们今后尽可能地避免此类问题的发生。
图1为模具表面的腐蚀,图2为模具腐蚀后铸出的产品表面缺陷。
锌合金模具腐蚀问题,涉及很多细节问题,以下是几点主要的影响因素。
图1 冲蚀后的模具Fig.1 Die be eroded图2 模具冲蚀后生产的产品Fig.2 Products produced by the die eroded1 材料的影响1.1 模具材料模具早期的腐蚀与模具材料有很大的关系,比如内部有沙孔、密度不够、模具材料牌号不对等,都会造成这个问题;锌合金压铸模具材料常用的有8407、SKD61、H13等,因为价格原因,用得比较多的就是H13。
由于模具制造成本问题,市场上存在一些以次充好的材料,比如将718、45号钢、铬钢等代替耐热模具钢用于制作锌合金压铸模具;造成模具腐蚀加快,甚至报废,影响生产。
如何来分辨模具钢,根据经验,以国标电渣料为例介绍如下。
(1)依据切割火花分辨材料用100#的切割磨片,用力磨,观察切割机切割火花分辨材料,如图3(a)所示,火花细小温柔不分叉,黄武贵(开平市创技模具有限公司,广东 开平 529321)摘要:摘要:从模具的材料和结构设计、压铸工艺以及模具日常维护等方面简要叙述了锌合金压铸模具早期冲蚀问题的发生原因,提出了一些辨别和应对的方法,为今后的压铸生产提供了一些借鉴。
关键词:关键词:锌合金;压铸压铸;模具冲蚀中图分类号:中图分类号:TG146 文献标识码:文献标识码:B 文章编号:文章编号:1673-3320(2020)04-0043-04收稿日期:2020-04-07修定日期:2020-05-24作者简介:黄武贵(1983-),男,锌合金压铸主管,主要从事锌合金压铸现场工艺,模具开发前期评估分析、模具维修、机台维修以及品质管理工作。
压铸锌合金电镀问题分析锌合金压铸件镀前处理合理与否,是电镀成败的关键。
但在其镀前处理过程中,往往会将其前处理等同于其它金属材料的前处理,或者忽视了其中某个工序,而造成大量镀件返工或报废。
由于锌合金压铸件的特殊性,故返工很难,这就是锌合金压铸件在电镀过程中废品率高的原因。
2锌合金压铸件镀前处理的注意事项2.1了解锌合金压铸件的结构特性锌合金压铸件表面很像蒸馍表面,有一层0.02~0.10mln厚、光滑致密的金属层,在其下方则是疏松、多孔的结构。
因此在机械抛光时,严防抛穿其光滑致密层,避免疏松、多孔的内材暴露,致使镀层产生起泡、脱皮等不良现象。
为什么说前处理工艺左右了锌合金压铸件电镀的合格率?锌合金压铸件与、一般钢铁件相比较有以下差别:1)锌合金压铸件材料为锌.铝合金,较钢铁要活泼得多,在酸、碱中2)锌合金压铸件表面适于电镀的表面只有0.05~0.厚,下面均为不适于电镀的多孔层。
此表面也存在着压铸加工中易3)锌合金件多为腔体件,零件形状复杂,在前处理和预镀后,必须经针对以上锌合金压铸件的特点,必须制定出一套适合于此类零件的(1)磨抛光钢件的磨抛光比较简单,只要求表面状态合格,零件不应有(2)脱脂磨抛后的零件需使用三氯乙烯溶剂,除去零件表面的抛光膏,(3)电解脱脂钢铁件可在强碱溶液中作阳板脱脂,而锌合金件的性质,~2min。
为了使阴极脱脂后的黑膜除去,还要在阴极脱脂后,作0.5~1min的阳极脱脂去除黑膜。
(4)活化钢铁件表面的氧化膜可以在盐酸,硫酸溶液中除去。
锌合金件~30s),并且清洗要净。
(5)预镀钢铁件的预镀可采用氰化铜或暗镍,主要目的是防止在酸性光亮铜而锌合金件预镀时,需将零件所有部分镀上,防止加厚镀时,与溶锌合金件预镀铜前,最好设预浸工序,预浸采用0.5%~l%的氰化钠溶液,不经水洗,直接入槽。
如果采用作镍预镀层,钢铁件可采用普通暗镍工艺。
锌合金件必须~5%的柠檬酸溶液_禾经水洗入槽。
“预镀层必须保证厚度,防止因镀层过薄,而铜向锌渗产生锕.锌脆如果能按以上的前处理和预镀后,零件即可按一般电镀工艺进行加厚。
锌合金压铸缺陷分析及解决办法作者:耿晓超等来源:《华中电力》2014年第09期摘要:随着经济水平的不断发展,锌价格逐渐上涨,导致锌合金生产企业的成本增加和利润下降。
面对这种情况,要控制好锌合金压铸缺陷的产生,保证质量的提高,减少不必要的损耗和浪费。
本文主要对锌合金压铸缺陷进行分析,并提出解决方法。
关键词:锌合金,压铸缺陷分析,解决办法1 前言锌合金压铸件在市场上广泛得到应用,这就要求压铸件的质量要得到满足,具有良好的表面处理性能,然而在压铸过程中常常出现起泡缺陷,下面将进一步分析起泡缺陷的产生原因,并提出解决方法。
[1]2 起泡缺陷产生原因2.1压铸件孔洞压铸件孔洞主要是气孔和收缩孔,气孔往往是圆形,而收缩孔多数是不规则形[2]。
1、压铸件缺陷中,出现最多的是气孔。
气孔特征:有光滑的表面,表现形式可以在铸件表面、或皮下针孔、也可能在铸件内部。
(铸件壁内气孔)一般呈圆形或椭圆形,具有光滑的表面,一般是发亮的氧化皮,有时呈油黄色。
(表面气孔)气泡可通过喷砂发现,内部气孔、气泡可通过X光透视或机械加工发现,气孔、气泡在X光底片上呈黑色。
气体来源:(1)合金液析出气体与原材料和熔炼工艺有关。
(2)压铸过程中卷入气体与压铸工艺参数和模具结构有关。
(3)脱模剂分解产生气体与涂料本身特性和喷涂工艺有关。
原材料及熔炼过程产生气体分析:铝液中的气体主要是氢,约占了气体总量的85%。
熔炼温度越高,氢在铝液中溶解度越高,但在固态铝中溶解度非常低,因此在凝固过程中,氢析出形成气孔。
氢的来源:(1)大气中水蒸气,金属液从潮湿空气中吸氢。
(2)原材料本身含氢量,合金锭表面潮湿,回炉料脏,油污。
(3)工具、熔剂潮湿。
压铸过程产生气体分析:由于压室、浇注系统、型腔均与大气相通,而金属液是以高压、高速充填,如果不能实现有序、平稳的流动状态,金属液产生涡流,会把气体卷进去。
2、缩孔产生原因:(1)金属液在凝固过程中,由于体积缩小或最后凝固部位得不到金属液补缩,而产生缩孔;(2)厚薄不均的铸件或铸件局部过热,造成某一部位凝固慢,体积收缩时表面形成凹位。
0概述1经验和体会1.1锌合金压铸件电镀1.2铝合金压铸件电镀1.2.1挂具随着我国经济的高速发展,国家对环境污染整治力度逐步加大,作为高能耗、高污染的电镀行业,当前又面临生产成本不断提高,所以对新技术、新工艺的开发与提升尤为重要,这需要我们广大的电镀工作者共同努力。
我是一位基层普通的电镀工作者,下面就谈谈我多年积累的一些关于锌和铝合金电镀的经验和体会,希望对大家有所帮助,不妥之处,请多指点。
其实锌及铝合金电镀已不再是一门新兴电镀工艺。
由于锌及铝合金压铸的材料、压铸、机加工、抛光、电镀等工艺的缺陷造成很多次品甚至报废。
但目前也有很多领域都采用型材制作。
一般锌合金压铸常用牌号为2ZnAl4-1、2ZnAl4-3为主,铝合金压铸材料为ADC-12、LY-12等为主,型材常用牌号5052、6061及6063等,这些铝型材往往因铝纯度或含镁量过高,前处理方法也有所区别,才能获得与铝结合力良好的镀层。
(1)锌合金大多以压铸居多,由于压铸成型后冷却时的温度不均匀,表面容易产生偏析现象,对于压铸件必须进行热处理(即去应力),检查是否有鼓泡现象,如有则不能进行抛光或电镀工序。
热处理要求在150℃的烘箱中,保温30min以上,以无鼓泡为合格,这一点我们压铸厂往往没做到,而国外已成为必做的工序,这样可以预防镀后起泡的隐患。
(2)压铸件往往具有外表层致密、内壁疏松的特性,由于压铸模具设计及压铸等原因,导致裂纹、缩孔、麻点、花斑等表面缺陷,而片面强调要求抛光工人把这些缺陷打磨掉,结果劳命伤财。
(3)锌及铝压铸零件一定要选择一种良好的脱膜剂,千万不能用工业脂、凡士林等重油作脱膜剂,否则零件内腔或打磨不到位的地方,因去油不净而底铜无法镀覆,唯独热浓硫酸除蜡才能去净。
(4)由于压铸零件结构复杂,有很多零件都有螺丝孔及盲孔,这种零件很易镀后产生毛刺,最好的办法就是用相应的螺丝把眼堵上,没有螺丝的盲孔用超声波清洗相对容易些,也不会污染镀槽。
锌合金压铸件镀前处理由于锌合金压铸件是一次性压铸成型,生产效率高,加工成本低,尤其适用于公差要求不太严格而几何形状复杂的零部件,已被广泛用于代替铜、铜合金和钢铁材料制造的受力不太大而形状复杂的结构件和装饰件,其表面处理工艺也处于成熟阶段。
锌合金压铸件是以锌为主、铝为辅的合金,其化学稳定性差,因此需要用其它金属层予以保护,电镀层便是其中之一。
但在锌合金压铸件电镀前应了解其锌、铝含量之比。
铝含量过高,会加速表面层的氧化,造成镀层结合力下降:铝含量过低,则影响零件的韧性,在使用过程中易出现断裂。
从电镀及其使用角度来考虑,合金中的铝含量在3.5%~4%之间为佳。
锌合金压铸件镀前处理合理与否,是电镀成败的关键。
但在其镀前处理过程中,往往会将其前处理等同于其它金属材料的前处理,或者忽视了其中某个工序,而造成大量镀件返工或报废。
由于锌合金压铸件的特殊性,故返工很难,这就是锌合金压铸件在电镀过程中废品率高的原因。
一.锌合金压铸件镀前处理的注意事项1. 了解锌合金压铸件的结构特性:锌合金压铸件表面很像蒸馍表面,有一层0.02~0.10mln厚、光滑致密的金属层,在其下方则是疏松、多孔的结构。
因此在机械抛光时,严防抛穿其光滑致密层,避免疏松、多孔的内材暴露,致使镀层产生起泡、脱皮等不良现象。
2. 掌握锌合金压铸件的化学性能:在压铸过程中,工艺因素的影响会造成同一个锌合金压铸零件中产生富锌和富铝的部位。
强碱优先溶解富铝相,强酸则优先溶解富锌相。
若除油或浸蚀过程中使用强碱或强酸,在电镀时则会引起镀层起泡及脱皮,严重影响成品率。
为此,锌合金压铸件不宜在强酸或强碱中除油及浸蚀。
3. 加速锌合金压铸件镀前处理与入槽电镀的衔接速度:锌合金压铸件的镀前处理,是为了除去零件表面上的油污以及零件在空气中久留后被氧气氧化而生成的氧化膜,让镀液中的金属离子直接沉积在纯净的表面上。
镀前处理完成后的零件,应立即入槽电镀,不允许在大气中或水槽内久留,以免表面再被氧化或在表面上形成水化物,影响镀层的结合力。
压铸锌合金电镀问题分析压铸锌合金电镀问题分析锌合金压铸件镀前处理合理与否,是电镀成败的关键。
但在其镀前处理过程中,往往会将其前处理等同于其它金属材料的前处理,或者忽视了其中某个工序,而造成大量镀件返工或报废。
由于锌合金压铸件的特殊性,故返工很难,这就是锌合金压铸件在电镀过程中废品率高的原因。
2锌合金压铸件镀前处理的注意事项2(1了解锌合金压铸件的结构特性锌合金压铸件表面很像蒸馍表面,有一层0(02,0(10mln厚、光滑致密的金属层,在其下方则是疏松、多孔的结构。
因此在机械抛光时,严防抛穿其光滑致密层,避免疏松、多孔的内材暴露,致使镀层产生起泡、脱皮等不良现象。
为什么说前处理工艺左右了锌合金压铸件电镀的合格率?锌合金压铸件与、一般钢铁件相比较有以下差别:1)锌合金压铸件材料为锌(铝合金,较钢铁要活泼得多,在酸、碱中2)锌合金压铸件表面适于电镀的表面只有0(05,0(厚,下面均为不适于电镀的多孔层。
此表面也存在着压铸加工中易3)锌合金件多为腔体件,零件形状复杂,在前处理和预镀后,必须经针对以上锌合金压铸件的特点,必须制定出一套适合于此类零件的(1)磨抛光钢件的磨抛光比较简单,只要求表面状态合格,零件不应有(2)脱脂磨抛后的零件需使用三氯乙烯溶剂,除去零件表面的抛光膏,(3)电解脱脂钢铁件可在强碱溶液中作阳板脱脂,而锌合金件的性质,,2min。
为了使阴极脱脂后的黑膜除去,还要在阴极脱脂后,作0(5,1min的阳极脱脂去除黑膜。
(4)活化钢铁件表面的氧化膜可以在盐酸,硫酸溶液中除去。
锌合金件,30s),并且清洗要净。
(5)预镀钢铁件的预镀可采用氰化铜或暗镍,主要目的是防止在酸性光亮铜而锌合金件预镀时,需将零件所有部分镀上,防止加厚镀时,与溶锌合金件预镀铜前,最好设预浸工序,预浸采用0(5,,l,的氰化钠溶液,不经水洗,直接入槽。
如果采用作镍预镀层,钢铁件可采用普通暗镍工艺。
锌合金件必须,5,的柠檬酸溶液_禾经水洗入槽。
“预镀层必须保证厚度,防止因镀层过薄,而铜向锌渗产生锕(锌脆如果能按以上的前处理和预镀后,零件即可按一般电镀工艺进行加厚。
锌合金基体材料电镀故障及处理:锌合金镀前处理的故障分析 (2009/09/15 15:47) 1(锌合金压铸件本身质量控制压铸锌合金中铝含量一般在3(5,,4(5,左右,铝可以减少熔融锌对黑色金属(模具)的侵蚀,同时铝又能细化晶粒,强化合金,随着锌合金中铝含量的提高,锌合金的强度及耐冲击性能均有所提高,但当铝含量超过4(5,时,其力学性能则不再明显增加,而冲击韧性却反而降低。
锌合金中铜元素的含量不得超过1.5,,在此值下,能显著抑止锌合金的晶间腐蚀,提高锌合金的强度和硬度,合金中微量的镁元素约在0(04,左右,不宜太高。
合金中铅、锡、铁、硅等作为杂质元素,含量越低越好,而且合金中铅、硅元素对电镀质量的影响较大。
还有就是易被忽视也难以消除的是合金中铁杂质的影响,铁与铝能产生硬质的铁铝化合物,对电镀前的抛光和机械加工都有不利的形响。
压铸锌合金过程中,封孔比压用于克服压射缸内活塞移动和压射冲头与压室之间的摩擦力,使液态锌合金被推到内浇口附近,此值不能太大,太大则易卷入气体形成气孔,在电镀时易容留镀液,形成微电池腐蚀,降低镀层与基体的结合力。
另外在压铸过程中产生的缩孔等缺陷,对电镀层质量的影响也很大。
按照压铸成型的原理,在压铸零件的外表面,由于冷却速度较快,为等轴晶体,晶粒较细,而压铸零件的内部为各向轴长相近的枝晶组织,由于除气不尽和增压速度不够快等原因,会存在少量的缩孔和气孔,这些在机械加工后就会暴露出外表面与内部组织和致密性不同而引起的镀层质量的差异。
有时锌合金压铸件的机械加工量很少,或不必经过机械加工,因而,电镀工作者关心的是铸件的表面质量,如粗糙度等,铸件的表面质量与铸件材料的选择,铸模表面加工的粗糙度等。
对于大批量生产的小五金和各种装饰锌合金零件,压铸工艺不但决定了它们的形状,还决定其外表质量,随之而来的电镀,仅仅提高了它的耐蚀性和外表的美观性,而装饰性和耐腐蚀性的高低,本质上受制于铸件的表面质量。
在镀前首先要检查压铸件,如毛坯比较致密,电镀也容易镀好;若压铸件比较疏松,就要找前道工序的原因:?材料牌号没选好,首先检查原材料断面,粗晶粒的压铸出来比较疏松,细晶粒就比较好。
?模具设计不合理。
一般冒口在中间的比较好,锌合金液流得比较均匀,压铸出来也就比较好;若冒口不在中间,离冒口近的比较好,远的就不行。
?压铸机吨位不够,小吨位压铸机压铸大吨位压铸模,这肯定不行,所以不同的压铸模要选择不同吨位的压铸机,才能保证下道电镀工序质量。
锌合金铸件在设计其几何形状时,要尽量避免盲孔深的凹部等结构,零件设计在不影响外观和使用的部位,留出便于镀液、析出气体流动的排泄工艺孔等。
这样不仅很好地实施电镀镀覆,而且减轻了镀液被污染的程度。
通常锌合金压铸件的表面有一层致密层,厚度约0(1mm,内部则是疏松多孔结构。
在模具设计和采用压铸工艺时,要尽量使工件表面光滑,减少铸造裂纹、气孔、冷隔缝隙、飞边及毛刺等铸造缺陷。
在进行机械清理表面氧化皮等缺陷时,应尽量避免损伤锌合金零件表面的致密层,以免露出多孔的基体造成电镀困难,并影响电镀层质量。
锌合金压铸时常使用脱模剂,对脱模剂的使用和去除应给予一定的重视,它是影响锌合金零件表面镀层结合力的重要因素之一。
另外需要注意的是锌合金零件的材料牌号。
还要注意压铸时是否加入了回收锌合金,注意回收料中是否掺杂了其他(如硅)成分,否则就有可能影响电镀层的结合力。
若使用回料较多的锌合金铸件,电镀时最好用氢氟酸活化处理。
2(镀前机械处理在锌合金零件电镀前,需要认真检查零件表面状态,查看零件表面是否存在裂纹,凸泡、划伤、松孔等严重弊病。
(查阅锌合金零件的材料牌号,了解使用回料的比例,测试锌合金压铸件的质量,把工件放置在100?,ll0?烘箱中保温30min,看零件外表有否凸泡。
若锌合金压铸零件表面存在着铸造缺陷,就必须进行机械清理、磨光和抛光等预处理,以改善零件表面状态,提高镀层质量。
用磨光及抛光除去表面缺陷,对于较大的锌合金工件所带的毛刺、飞边、模痕等缺陷。
可以采用磨光及抛光的方式去除,磨光砂轮的砂粒一般应>220目,在零件磨光时,不要过度用力,尽可能不损伤零件表面的致密层,不要使零件变形。
为使零件表面光滑,还应该进行抛光,抛光要采用红色抛光膏,抛光布轮直径为50mm,400mm,圆周速度视工件大小而定,通常为llOOm,min,2200m, min,也可选用白色抛光膏,抛光膏不要太少,以防局部过热,使零件表面出现密集细麻点。
抛光后最好用白粉拉一下,以清除滞留在表面的抛光膏,便于后续进行电镀。
对于较小工件不便抛磨的情况下,可选择滚磨或滚光处理。
若工件表面的飞边、瑕疵较多,应先进行滚磨。
磨料可选择氧化铝、花岗石、陶瓷、塑料颗粒等,以及能除油又润滑的肥皂水、表面活性剂等成分。
磨料及零件的装载量为3,4,4,5滚桶(易变形工件要多装些,溶液要浸满以覆盖零件),磨料与零件比为(1(5,2):1,滚桶的转速6r,min,12r,min。
容易变形的零件的转速应慢些。
若工件表面瑕疵很小,可以直接选用滚光处理,用塑料颗粒、谷壳、玉米棒等和表面活性剂一起进行滚光,滚桶圆周速度为600m,min左右,滚光时间视工件、磨料而定。
有不少小零件使用振动磨光,抛光效果更理想。
表面机械清理不但可以除去零件表层的瑕疵,而且又不会破坏零件表面的致密层,从而保证电镀层的质量。
3(零件表面抛光膏及油污的去除(1)除抛光膏。
零件抛光后表面残留一定的抛光膏,应当尽早除去这些残留的抛光膏,因为时间久了,抛光膏易硬化而不易除去。
除抛光膏可将工件浸泡在60?,70?的浓硫酸中(尽可能不掺水),使零件表面的抛光膏被浓硫酸氧化去除。
因为抛光膏的主要成分除金属氧化物(Mg0、Ca0、Al2O3、Fe2O3等)之外,主要是硬脂酸、石蜡等成分,这些有机物会被浓硫酸氧化。
这种方法在规模不大的厂家应用颇广。
其中关键是浓硫酸中不可掺进水,掺进水的浓硫酸对锌合金零件产生严重腐蚀,所以工件抛光后须干燥入硫酸槽。
还有就是使用由有机溶剂、表面活性剂组成的"冷脱剂"、"除蜡水"等溶液除抛光膏,若在除蜡水中配以超声波,则效果更佳。
通过热或冷脱脂,使锌合金表面的蜡垢润湿溶胀而部分溶解,提高超声波除蜡效率。
热脱脂是介于化学除油与除蜡之间的一种特殊形式,说它特殊,是因为它在超声波除蜡之前,其作用是尽可能使蜡垢润湿、溶胀,这种作用是靠碱液、非离子型活性剂与阴离子型表面活性剂等在适当温度下协同完成。
超声波能否快捷干净地将工件表面的蜡垢除尽,取决于热或冷脱脂的效果。
配制热脱脂的水质电导率在50μs,cm以下即可。
采用有机物冷脱脂,对锌合金压铸件而言,应为首选。
因它不仅无需加温,而且熔蜡润湿效果明显,对工件无不良腐蚀。
其工艺配方为:二甲苯7(5mL,L,二氯甲烷47(5 mL,L,复合非离子型表面活性剂15mL,L,20mL,L,阴离子型表面活性剂5mL,L,7mL,L,酮或醚适量,在室温下处理5min左右。
(2)超声波除蜡。
超声波除蜡时,单位有效容积的功率一般设计在8 W,L较合理。
当<8w, L时,除蜡速度较慢,影响生产的连续性;当>8 W,L时,锌合金压铸件在65?,70?下连续工作5min,会对零件表面产生较明显的失光失重现象,使得零件的富铝相中的铝优先溶解,造成麻点,甚至造成镀层起泡。
在配制超声波除蜡液时,若使用较差的水质,由于水中过量的金属阳离子不能被除蜡水中的络合剂完全络合,金属阳离子就有可能渗入到蜡垢之中或存在于工件表面,减弱了带负电荷的蜡垢与蜡垢之间、蜡垢与工件之间的电斥力,使得除蜡效果大大降低。
这就是为什么一种好的除蜡水在某些厂使用效果良好,而在另一些厂效果则不见得好,或者一段时间好而另一段时间不好的重要原因。
许多供应商并没有给客户予以提醒:当水质中含有过多的如Cu+2,在工件表面会因置换铜而使得镀层局部起泡。
实践证明,选用电导率在50uS,cm以下的水质均可。
对锌合金压铸件而言,选择除蜡水的第一条原则就是pH值。
一般情况下,锌合金的临界使用pH值为l0。
也就是说,当任何一种除蜡水按其说明书配制完毕后,其溶液的pH?10,否则,在特定的除蜡条件下易使零件产生失光失重,甚至发暗发黑现象,这样的除蜡水不能使用。
第二条原则就是除蜡效果,在说明书要求的前提下,除蜡速度快、易清洗的除蜡水宜选用。
第三条原则就是除蜡水的使用量和使用寿命。
(3)除油。
对于锌合金零件表面的油污来说,通常是使用有机溶剂除油,然后再用碱性溶液除油。
这是因为有机溶剂除油后可能会滞留在工件表面上,从而给后面的电镀带来不利影响。