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鋅合金壓鑄件有些什么工藝？鋅合金壓鑄的主要成份是鋅, 還有鋁。 它們都是兩性金屬, 化學(xué)穩(wěn)定性差, 在空氣中容易氧化、變色.腐蝕. 1.1工件的幾何形狀設(shè)計(jì) 鋅合金鑄件在設(shè)計(jì)其幾何形狀時(shí), 盡量避免盲孔深的凹部等結(jié)構(gòu), 因此, 要求在零件設(shè)計(jì)時(shí), 在不 影響外觀和使用的部位, 留出便于溶液、氣體流動(dòng)的排泄工藝孔。這樣不僅能很好地實(shí)施鍍覆, 而且減輕了鍍液被污染的程度。 1.2 壓鑄件的模具設(shè)計(jì)和壓鑄工藝 鋅合金壓鑄件表面是致密層, 厚度約0.1 mm, 內(nèi)部則是疏松多孔結(jié)構(gòu)。在模具設(shè)計(jì)和采用壓鑄工藝時(shí), 盡量使工件表面光滑, 減少裂紋、氣孔、冷隔縫隙、飛邊及毛刺等鑄造缺陷。為此, 必須進(jìn)行機(jī)械清理, 這時(shí)應(yīng)避免損傷表面致密層, 以免露出多孔的基體造成電鍍困難, 并影響電鍍質(zhì)量。鋅合金壓鑄時(shí)常常使用脫模劑, 對(duì)脫模劑的使用和去除應(yīng)給予一定的重視, 它是影響鍍層結(jié)合力的因素之一。 1.3 工件的材質(zhì)選擇 常用的鋅合金材料中用于電鍍的有2ZnAl 4-3、2ZnA1 4-1、2ZnAl 4-0.5、2ZnA14 使用最多的牌號(hào)為ZnAl-925, ZnAl-903, 但 ZnAl-903 比 ZnAl-925 更好。 另外, 在壓鑄時(shí)常用一部分回料, 其比例應(yīng)控制在15%, 最好不要超過(guò)20%。因回料中容易摻雜其他(如硅)成分, 影響鍍層的結(jié)合力。若使用回料多的鑄件, 電鍍時(shí)最好用氫氟酸活化。 2、鍍前處理 2.1 毛坯檢驗(yàn) (1) 外觀: 查看毛坯表面是否存在裂紋、凸泡、劃傷、松孔等嚴(yán)重弊病。判斷這些弊病的程度, 若可 以使用機(jī)械手段(磨光、拋光等)除去, 可以增加打磨工序。 (2) 材質(zhì)檢驗(yàn): 查閱鋅合金的牌號(hào), 了解使用回料的比例, 測(cè)試壓鑄件的質(zhì)量, 把工件放置在 100-110℃ 烘箱中保溫30min, 查看外表有否凸泡。 2.2 表面的機(jī)械清理 鋅合金壓鑄件表面存在著鑄造缺陷, 必須進(jìn)行機(jī)械清理、磨光和拋光。 (1) 較大工件須采用磨光及拋光除去表面缺陷。例如, 除去毛刺、飛邊、模痕等。磨光的砂輪使用的砂粒一般應(yīng)大于220目, 采用紅色拋光膏; 新砂頭應(yīng)適當(dāng)?shù)菇? 布輪的直徑50-400 mm, 圓周速度視工件大小而定, 通常為1100-2200 m/min。鋅合金磨光時(shí)不要過(guò)度用力, 盡可能不要損傷表面的致密層, 不要使工件變形。為了使工件表面光滑, 還應(yīng)該進(jìn)行拋光口可選用白色拋光膏, 拋光膏不要太少, 以防局部過(guò)熱, 出現(xiàn)密集細(xì)麻點(diǎn)。拋輪的大小和圓周速度可參照磨光, 拋光后最好用白粉拉一下, 清除滯留的拋光膏, 便于電鍍。 (2) 較小工件不便拋磨, 可選擇滾磨或滾光處理。若工件飛邊、瑕疵較多, 應(yīng)先滾磨。磨料可選擇氧化鋁、花崗石、陶瓷、塑料顆粒, 以及能除油及潤(rùn)滑的肥皂水、表面活性劑等。磨料及零件的裝載量為3/4-4/5滾桶(易變形工件多裝些, 溶液均浸滿零件), 磨料與零件比為(1.5～2):1, 滾桶的轉(zhuǎn)速6-12 r/min 。容易變形的零件轉(zhuǎn)速慢些。 若工件瑕疵很小, 可以直接選用滾光。可以用塑料顆粒、(軟性)谷殼、玉米棒之類, 加上潤(rùn)滑劑打滾擦光。滾桶轉(zhuǎn)速為 600 m/min 左右, 時(shí)間視工件、 磨料而定。有不少小件使用振動(dòng)磨光, 拋光效果也十分理想。 表面機(jī)械清理不但要除去表層瑕疵, 而且又不能破壞表面的致密層。 3.1除拋光膏及油污 (1) 除拋光膏 拋光后應(yīng)盡早除去拋光膏, 時(shí)間久了, 拋光膏易硬化, 不易除去。除拋光膏可將工件浸泡在60-70℃ 的濃硫酸中(盡可能不摻水), 使拋光膏被濃硫酸氧化去除。拋光膏的主要成份除了金屬氧化物(MgO、 CaO 、 Al203、 Fe203等)之外, 主要是硬脂酸、石蠟等, 這些有機(jī)物會(huì)被濃硫酸氧化。這種方法在規(guī)模不大的廠家應(yīng)用頗廣。工序關(guān)鍵是濃硫酸中不可摻進(jìn)水。摻進(jìn)水的濃硫酸對(duì)鋅合金產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕, 所以工件拋光后須干的入槽。 比較正規(guī)的除拋光膏是使用由有機(jī)溶劑、表面活性劑組成的"冷脫劑"、 "除蠟劑", 若配以超聲波, 效果更佳。 (2) 除油 即使用有機(jī)溶劑除油, 也應(yīng)進(jìn)行堿性除油。這是因?yàn)橛袡C(jī)溶劑滯留在工件上會(huì)給電鍍帶來(lái)不利影響。 由于鋅合金的主要成份是鋅和鋁, 它們都是兩性金屬, 因此, 堿性除油液的堿度不能太強(qiáng)。如果是浸漬除油, 可選用下述配方。 配方 1: CH-3脫脂劑30-40g/L, 室溫或30-50℃, 1-5 min。 ﹡脫脂劑為本公司產(chǎn)品 配方2: 磷酸三鈉20-40g/L, 碳酸鈉20-30g/L, 洗滌劑少量,50-60℃,3-6min。 配方1比配方2的效果好。 浸漬除油后大件(吊鍍)還應(yīng)進(jìn)行電解除油。電解除油最佳選擇為先用陰極電解除油, 再用陽(yáng)極電解除油。不要在同一槽中進(jìn)行陰/ 陽(yáng)極電解除油。 使用陰極電解除油, 時(shí)間10-15s(工件上有均勻氣泡即可), 氫氧化鈉可以增加溶液電導(dǎo), 防止電壓過(guò)高刻蝕工件, 首選配方(1)溫度不宜過(guò)低, 否則電壓會(huì)升高; 溫度也不能過(guò)高, 否則堿同基體的反應(yīng)會(huì)加劇, 從而腐蝕工件, 50–55℃為宜。使用陰極電解除油, 在工件上析出較多氫, 氫有很好的還原作用(活化其表面), 原子氫結(jié)合成氫氣, 沖擊工件表面, 達(dá)到很好除油目的。但是僅用陰極電解除油, 由于鍍液使用時(shí)間一長(zhǎng)會(huì)被污染, 金屬離子會(huì)沉積在工件表面, 造成鍍層發(fā)花、結(jié)合力不良等弊病。這時(shí)若再用陽(yáng)極電解除油, 工件表面有一剝離(溶解)過(guò)程, 工件就會(huì)暴露出活性好的基體表面。即使有輕微的氧化(陽(yáng)極產(chǎn)生O2會(huì)氧化工件), 在后道酸洗時(shí)會(huì)被除去的。 如果只使用陰極電解去油, 則應(yīng)該經(jīng)常更新溶液, 盡可能維護(hù)好, 要防止極桿上的銅綠污染溶液。 如僅使用陽(yáng)極電解去油也是可以的。只要保證在陰極電解去油前油污已經(jīng)除清, 進(jìn)行陽(yáng)極電解去油僅為了剝離污染層。 3.4 活化 除油后的工件經(jīng)過(guò)清洗, 必須進(jìn)行活化才能電鍍。活化可采用以下配方: (1) HF(40%)5-20g/L, (2) H2S04(98%)15-75g/L, (3) HCl(37%)10-20g/L,室溫,3-6s, 以析出氫氣后再延長(zhǎng)1-2s為宜。 活化配方的選擇, 視鋅合金的牌號(hào)或回料使用的比例而定。回料較多的, 使用氫氟酸型活化, 因?yàn)?回料中時(shí)常會(huì)帶入硅雜質(zhì)。氫氟酸屬于弱酸, 對(duì)基體的腐蝕速率也比較小。 預(yù)鍍前進(jìn)行預(yù)浸處理, 采用預(yù)浸更有利于保證鍍層結(jié)合力。 (1) 如果氰化物預(yù)鍍銅(或氰化物預(yù)鍍黃銅)應(yīng)在5-10g/L氰化鈉溶液中預(yù)浸,不要清洗, 直接入槽預(yù)鍍。 (2) 如果用檸檬酸鹽中性鎳預(yù)鍍, 應(yīng)在30-40g/L的檸檬酸溶液中預(yù)浸, 不清洗, 直接人槽預(yù)鍍。 4、工藝流程 4.1 拋光件 毛坯檢驗(yàn)→打磨→拋光→除拋光膏→超聲波除蠟、除油→化學(xué)除油→陰極電解除油→陽(yáng)極電解除油→活化→預(yù)浸→預(yù)鍍 4.2 不拋光小件 毛坯檢驗(yàn)→化學(xué)除油→滾磨及滾光→化學(xué)除油→活化→預(yù)浸→預(yù)鍍 4.3 預(yù)鍍工序說(shuō)明 預(yù)鍍工序通常采用氰化物預(yù)鍍銅, 后續(xù)工序若采用焦磷酸鹽鍍銅, 則可增加銅層厚度, 而且銅層致 密, 深鍍能力好, 鍍液本身近中性, 工件電鍍時(shí)間長(zhǎng)些也不致于被溶液腐蝕。同時(shí)多一道焦磷酸鹽鍍銅工藝, 還可以防止氰化物鍍銅液清洗不良而對(duì)后道酸銅、亮鎳帶來(lái)的污染。 隨著氰化物鍍銅光亮劑的發(fā)展, 完全可以省去焦磷酸鹽鍍銅工序, 可經(jīng)常更換氰化物鍍銅后的清洗槽、活化槽, 以防止其對(duì)后道工序的影響。因此, 可縮短工藝流程, 降低成本。 另外, 也有使用預(yù)鍍中性鎳的。因電流密度較小, 要鍍到一定厚度的時(shí)間較長(zhǎng), 所以目前較少使用。 使用預(yù)鍍黃銅的, 其鍍層復(fù)蓋力好, 有少量基體腐蝕不影響鍍液, 但電流密度小, 鍍到一定厚度的時(shí)間較長(zhǎng)。 5、工藝中注意事項(xiàng) 5.1 氰化物預(yù)鍍銅 CuCN/(g·L-1) 35-50 NaCN/(g·L-1) 50-70 NaOH/(g·L-1) 1-3 KNaC4H406·4H2O/(g·L-1) 30-40 CH-L3 光亮劑/(mL·L-1) 5-7 CH-L4/(mL·L-1) 5 Jk/(A·dm-2) 0.5-1.5 陽(yáng)極 電解銅 過(guò)濾 建議使用 (1) 氰化亞銅的濃度不宜很高。銅離子濃度過(guò)高不僅帶出損耗大, 而且鍍層容易粗糙, 雖然容易鍍厚, 但不一定孔隙小。如果濃度過(guò)低,不利于銅層的迅速?gòu)?fù)蓋, 不利于加厚銅層。 (2) 游離CN- 的提高, 雖然有利于光亮作用, 但不利于銅的迅速?gòu)?fù)蓋。 (3) 少量氫氧化鈉有利于提高溶液電導(dǎo), 并不會(huì)腐蝕工件, 建議添加。 (4) 酒石酸鉀鈉有利于陽(yáng)極溶解, 提高溶液電導(dǎo); 使用陽(yáng)極袋時(shí), 則更需要添加。酒石酸鉀鈉的添加可以取代 " 諾切鹽 " 。 (5) 鍍銅層厚度若要達(dá)到5μm, 使用循環(huán)過(guò)濾,防止"毛刺"是必要的。 (6) CH-L3、CH-L4組合光亮劑系本公司產(chǎn)品, 能使銅層光亮, 致密、細(xì)微。其消耗量CH-L為100 mL/kA·h; CH-L4為250 - 300 mL/kA·h該產(chǎn)品使用溫度較低, 銅離子濃度要求較低, 是目前比較滿意的光亮劑。
(7) 銅層致密, 孔隙少是最關(guān)鍵的, 因此, 銅層厚度通常為5μm, 其目的是盡可能完全復(fù)蓋基體; 同時(shí)復(fù)蓋層基本上要沒(méi)有孔隙, 使基體不置換后道工序中的銅或鎳離子。為此有的廠家根據(jù)多年的實(shí)踐, 將鍍銅的鋅合金鑄件浸泡在濃鹽酸中,1min沒(méi)有氣體冒出為標(biāo)準(zhǔn), 這是很有參考價(jià)值的辦法。 5.2 電鍍中性鎳 NiS04·6H2O/(g·L-1) 100-120 NaCl/(g·L-1) 12-16 H3B03/(g·L-1) 30-35 Na3C6H507·2H20/(g·L-1) 120-150 pH 值 7.0-7.5 Jk/(A·dm-2 ) 0.8-1.2 陰極移動(dòng) 采用 電鍍中性鎳優(yōu)點(diǎn)是, pH值近中性, 對(duì)工件腐蝕很少, 即使有少量Zn2+溶解, 因檸檬酸鈉會(huì)隱藏Zn2+,不影響鍍層; 不含銅鍍層, 有利于產(chǎn)品做CASS測(cè)試, 符合汽車行業(yè)要求。缺點(diǎn)是鎳比較貴、成本高, 該工藝的電流密度小, 鍍到一定厚度的生產(chǎn)用時(shí)較長(zhǎng), 廢水中含檸檬酸根, 廢水處理達(dá)標(biāo)比較困難。 目前使用的廠家比較少。如果工件的形狀比較簡(jiǎn)單, 使用這一工藝, 可以簡(jiǎn)化電鍍工序。 5.3 酸性光亮鍍銅 CuS04·5H20/(g·L-1) 170-210 H2SO4/(g·L-1) 60-80 Cl-/(mg·L-1) 40-120 Jk/(A·dm-2) 1-6 陽(yáng)極 含磷銅陽(yáng)極 攪拌 空氣攪拌 循環(huán)過(guò)濾/(次·h-1) >5 陰極面積與陽(yáng)極面積比 1:2 酸性光亮鍍銅需要少量Cl-, 適量的Cl-可以提高鍍層的光亮度和整平性, 并能降低鍍層應(yīng)力。鋅合金鑄件電鍍的酸性光亮鍍銅液,由于溶液的腐蝕及雙性電極現(xiàn)象,工件的墜落, 都會(huì)有鋅的溶解。鋅離子會(huì)降低Cl-的有效濃度, 鋅離子的過(guò)多積累, 會(huì)造成光亮范圍變窄,因此,要注意監(jiān)測(cè)鋅濃度, 定時(shí)按工藝補(bǔ)充。 另外,使用鋅粉除去過(guò)量Cl-的方法是不恰當(dāng)?shù)?最好使用本公司的 CH-W 特效除氯劑,不致于造成 Zn2+ 積累的負(fù)面影響。本公司 GC-668 酸銅光亮劑適應(yīng)Cl-濃度的范圍較寬,工藝要求在20-120 mg/L。 5.4 鍍光亮鎳 NiS04·6H20/(g·L-1) 250-270 NiC12·6H20/(g·L-1) 50-60 H3B03/(g·L-1) 40-45 pH 值 4.0-5.1 Jk/(A·dm-2) 2-6 陽(yáng)極 電解鎳 攪拌 空氣攪拌或陰極移動(dòng) 鋅合金電鍍的光亮鍍鎳溶液, 由于與酸性光亮鍍銅相同的原因, 鋅離子會(huì)逐漸積累。光亮鍍鎳中 鋅離子濃度的允許范圍在20-100mg/L, 過(guò)多的Zn2+ 會(huì)使低電流密度區(qū)灰黑, 呈條紋狀。 除去過(guò)量的Zn2+可采用下列辦法: (1)電解法, 在O.2-0.3 A/dm2下電解, 這樣會(huì)損失部分鎳。 (2) 使用除鋅水, 雖然行之有效, 但是除鋅水的過(guò)量及產(chǎn)物的積累會(huì)使鎳層發(fā)霧, 尤其在后道套鉻時(shí)更容易呈現(xiàn)出來(lái)。去除過(guò)量除鋅水及其產(chǎn)物的有效方法是使用活性炭吸附。這種方法還可以在不影響生產(chǎn)的情況下完成。 5.5 鍍鉻 使用添加劑或稀土的, 或標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻液都可以使用, 不再詳述。 鋅離子在一般鍍鉻溶液中的允許范圍20 mg/L,在含氟元素類的鍍鉻液中允許范圍達(dá)40mg/L, 在低 濃度鍍鉻液中允許 Zn2+的濃度比正常標(biāo)準(zhǔn)鍍鉻液的要更低些。過(guò)高Zn2+污染的鍍鉻液將會(huì)使電流密度大的部位的鉻層更易疏松、燒焦。去除的辦法十分繁雜, 不再贅述。 5.6 仿金及槍色 無(wú)論鋅合金電鍍外觀是鍍仿金、槍色、古銅、青古銅、還是做拉絲等, 這類鍍層表面都要上一層罩光漆, 罩光漆不適宜選用固化溫度超過(guò)120℃的, 最好在80℃, 這樣不容易產(chǎn)生凸泡。漆的固化溫度低, 一般硬度要差-點(diǎn), 這點(diǎn)不可忽視。 總而言之, 鋅合金壓鑄件電鍍的難點(diǎn)是鍍前處理, 各道電鍍的溶液維護(hù)均要防范Zn2+的積累, 而預(yù)鍍層的復(fù)蓋及鍍層的致密是防范Zn2+在后道工序中積累的第一關(guān),也是最重要的關(guān)鍵。 |
