蘇州金振科金屬制品有限公司
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一直以來,鋅合金壓鑄件的一個重大而且常發性缺陷(起泡)困擾著諸多的壓鑄從業者和壓鑄加工企業。同時,也致使大到原料供應商和壓鑄企業及拋光和電鍍企業,小到公司部門之間的扯皮現象時有發生。
鋅合金壓鑄件,目前廣泛用于各種裝飾方面,如家具配件、建筑裝飾、衛浴配件、燈飾零件、玩具、領帶夾、皮帶扣、各種金屬飾扣等,因此,對壓鑄件表面質量要求較高,同時,要求有良好的表面處理性能,而鋅合金壓鑄件最常見的缺陷就是表面起泡。
一.缺陷表征
壓鑄件表面有突起的小泡。有的是壓鑄出來就發現了,有的是在拋光或加工后才顯露出來,有的是在噴油或電鍍后才出現。
二.產生原因
1.孔洞引起
主要是氣孔和收縮機制,氣孔往往是圓形,而收縮多數是不規則形。
(1)氣孔產生的原因
A、金屬液在充型、凝固過程中,由于氣體侵入,導致鑄件表面或內部產生孔洞;
B、涂料揮發出來的氣體侵入;
C、合金液含氣量過高,凝固時析出。
當型腔中的氣體、涂料揮發出來的氣體、合金凝固析出的氣體,在模具排氣不良時,最終留在鑄件中形成的氣孔。
(2)縮孔產生的原因
A、金屬液凝固過程中,由于積體縮小或最后凝固部位得不到金屬液補縮,而產生縮孔;
B、厚薄不均的鑄件或鑄件局部過熱,造成某部位凝固過慢,體積收縮時表面形成凹位。
由于氣孔和縮孔的存在,使鑄件在進行表面處理時,孔洞可能會進水,當噴漆和電鍍后進行烘烤時,孔洞內氣體受熱膨脹或孔洞內水會變蒸汽,體積膨脹,因而導致鑄件表面起泡。
2.晶間腐蝕引起
鋅合金成分中的有害雜質,如鉛、鎘、錫,會聚集在晶粒交界處,導致晶間腐蝕,金屬基體因晶間腐蝕而破碎,而電鍍加速了這一禍害,受晶間腐蝕的部位會膨脹而將鍍層頂起,造成鑄件表面起泡。特別是在**的環境下,晶間腐蝕會使鑄件變形、開裂、甚至破碎。
3.裂紋引起
(1)水紋、冷隔紋
金屬液在充型過程中,先進入的金屬液接觸型壁過早凝固,后進入的金屬液不能和已凝固的金屬層熔為一體,在鑄件表面對接處形成疊紋,出現條狀缺陷。
水紋一般是在鑄件表面淺層;而冷隔紋有可能滲入到鑄件內部。
(2)熱裂紋
A、當鑄件厚薄不均時,凝固過程中會產生應力;
B、過早頂出,金屬強度不夠;
C、頂出受力不均;
D、過高的模溫使晶間**;
E、有害雜質存在。
以上因素都可能產生裂紋。
當鑄件存在水紋、冷隔紋、熱裂紋,電鍍時溶液會滲入到裂紋中,在燒烤時轉化為蒸汽,氣壓頂起電鍍層起泡。
4.模具和產品設計不當
進澆速度、進澆方向、冷卻系統、型壁變化等。
5.后加工工藝不當引起
(1)磨光
比如,磨光時的力度;有的是滾光(所采用的石料和規格,“花崗石陶瓷”)、振光(所用的磨料的規格、震動的幅度、震動的頻率)。
(2)拋光
拋光輪的規格型號、拋光時的力度(力度過大則破壞了硬質層,過輕則達不到拋光的效果)。
(3)脫脂和清洗
因為在磨光或拋光時,會用一些輔助材料(蠟、振光液等),輔助材料會殘存在壓鑄件的表面,所以要進行清洗,一般會采用堿液、酸液和電解脫脂。
鋅合金壓鑄件,它的主要成分為鋅和鋁,在壓鑄時,會產生偏析現象,產品的某些部位會出現富鋅或富鋁現象,堿能使鋁、酸能使鋅優先溶解。產品表面上會形成針孔,并在其間殘存溶液,電鍍后容易產生氣泡,所以,鋅合金壓鑄件的清洗除油非常之重要。
(4)過程與存放
A、壓鑄出來后,沒能保存好,而造成的吸水和氧化;
B、磨光拋光后,沒有及時電鍍處理,致使產品表面氧化;
C、清洗除油完成后,沒有及時電鍍而造成產品表面侵蝕;
D、電鍍完成后,沒有按要求保存。
三.解決缺陷方案
1.對于氣孔
控制氣孔的產生,關鍵是減少混入鑄件內的氣體量。理想的金屬流應不斷加速地由噴嘴經過分流錐和澆道進入型腔,形成一條順滑及方向一致的金屬流。采用錐形流道設計,即金屬流應不斷加速地由噴嘴向內澆口逐漸減少,可達到這個目的。
在充填系統中,混入的氣體是由于湍流與金屬液相混合而形成氣孔,從金屬液由澆鑄系統進入型腔的模擬過程的研究顯示中,明顯看出澆道中尖銳的轉變位和遞增的澆道截面積,都會使金屬液流出現湍流而卷氣。平穩的金屬液,才有利于氣體從澆道和型腔進入溢流槽和排氣流槽,排出模外。
2.對于縮孔
要使壓鑄凝固過程中各個部位盡量同時均勻散熱,同時凝固。可通過合理的水口設計、內澆口厚度及位置、模具設計、模溫控制及冷卻來避免縮孔的產生。
對于晶間腐蝕現象,主要是控制合金原料中的有害雜質含量,特別是鉛一定要少于0.003%。注意廢料帶來的雜質元素(分類比例添加)。
3.對于水紋、冷隔紋
可提高模具溫度,加大內澆口速度,或在冷隔區加大溢流槽(渣包),來減少冷隔紋的出現。
4.對于熱裂紋
壓鑄件厚薄不要急劇變化,以減少應力產生;相關的壓鑄工藝參數作調整;降低模溫和料溫。
5.認真檢查模具和產品,檢討模具和產品的方案優化。
6.磨光所用的有粘附粒度大約為0.045-0.069。
滾光所用的應是花崗石陶瓷,并配合滾光液、清洗劑、除蠟水。根據產品要求,選擇不同規格的花崗石陶瓷。滾石與產品的比例為2.5:1.0,而且滾筒速度不要過高,時間在1.5-2.0H。
拋光根據產品要求選擇,一般都用布輪,黃油膏用來粗拋,再使用白油膏細拋。布輪圓周速度不能太快,較小的產品相對速度慢,不可破壞產品的表面硬質層。精拋完工后,要加上白粉并擺放好,用軟物隔開,要及時電鍍處理。
7.在脫脂前進行清洗
一般用有機溶劑、表面活化劑、或冷脫液進行初步清洗。鋅合金壓鑄件脫脂一般都是用堿性化學溶劑配合電解除油組合進行。完成后,就要進行浸蝕和活化(為了提高后工序電鍍的附著力),不過,包括電鍍在內,每一個工序都要保證藥水和溶液的純度和濃度,及缸內的清潔度,并不定時地對清洗缸、浸蝕活化缸進行徹底清理,這是重中之重,也是決定電鍍效果的關鍵所在。
8.產品在拋光、脫脂、清洗完成后,應在12H內完成電鍍。電鍍好的產品要包裝好,放置于干燥通風的陰涼處,不可在太陽下暴曬。