锌合金压铸件,可以在较低温度下压制成几何形状复杂的零件,并具有精度高、加工过程无切削或少切削、密度小和有一定机械强度等优点,因此,它在汽车、摩托车、家用电器、日用五金、轻工等工业中获得了广泛应用。锌合金的化学稳定性差,在空气中容易遭受腐蚀,因此常用电镀层作为它的防护层或防护-装饰层。
锌合金压铸件电镀,由于锌是两性金属,在强酸及强碱溶液中易受腐蚀溶解;再则,锌合金压铸件的加工表面容易产生冷纹、缩孔等,所以较难获得满意的镀层。在电镀过程中,关键是镀前处理特别是预镀。锌合金压铸件电镀时,应根据其特点,采取适当的措施。
①提高压铸件质量,尽量减少铸件缺陷,如缝隙、皮下起泡、气孔、裂纹等,以及合模面留下的毛刺和飞边,以便于镀前的机械清理。
②铸造前常在铸模表面涂覆脱模剂,但不宜选用难以去除的脱模剂。
③压铸件表面是一层致密的表层(厚度约为0.05~0.1mm),在表面下面的内层则是疏松多孔的结构。为此,在磨光抛光时,不能过多损伤其表面的致密层,否则露出疏松多孔的内层,电镀很困难,而且会降低镀层质量。
④锌合金在压铸过程中,由于冷却时的温度不均匀,在压铸件表面易产生偏析现象,使表面的某些部位产生富铝相或富锌相。为此镀前处理的除油和浸蚀等不能使用强碱和强酸。因为强碱能使富铝相先溶解,而强酸则能使富锌相先溶解,从而在压铸件表面形成针孔和微气孔,并且会残留下强碱液和强酸液,以致镀层产生鼓泡、脱皮等不良现象。因此,只能选择弱碱和低浓度酸进行除油和浸蚀,而且温度不能高,时间不宜过长。
⑤锌合金压铸件的形状一般比较复杂,为此,电镀时应该采用分散能力和覆盖能力较好的镀液。
⑥所采用的镀层尽可能为光亮镀层,尽量避免抛光工序或减轻抛光工作量。一方面因为零件复杂,不易抛光,另一方面也可保证镀层厚度和质量。
⑦第一层镀层如采用铜镀层,其厚度应稍厚一些,因为镀层的铜会扩散到锌合金表面的锌中,形成一层较脆的铜-锌合金中间层,铜层越薄而扩散作用越快,因此铜镀层的厚度至少要达到7μm或者更厚一些。
⑧对锌合金压铸件进行多层防护-装饰性电镀时,镀层为阴极镀层,所以镀层必须有一定厚度,以保证镀层无孔隙。否则,由于锌合金的电极电位较负,在潮湿的空气中易产生碱式碳酸锌的白色粉状腐蚀产物而遭到损坏,因此必须根据产品的使用条件,选择合适的镀层厚度。
⑨锌合金压铸件材料的要求。在机械制造业中,使用的锌合金压铸件是以高品质的锌为主加入约为4%的Al、0.04%的Mg、最多1%(均为质量分数)的Cu组成。其他有害杂质必须严格制在下列范围内:Fe≤0.1%、Pb≤0.005%、Cd≤0.004%、Sn≤0.003%(均为质量分数)。Pb、Cd杂质易使镀层起泡,作为电镀用锌合金,杂质含量还有严格的控制要求,如Pb≤0.002%、Cd≤0.002%(均为质量分数),这样会大大提高电镀成品合格率。常用的锌合金材料中用于电镀的有ZZnA4-3、ZZnA4-1、ZZnA8-1,使用最多的牌号为ZnA1-925
锌合金压铸件的电镀工艺流程
由于锌合金压铸件的特性,较难得到满意的镀层质量。要取得良好的金属镀层,关键要做好镀前处理尤其是预镀。由于锌合金压铸零件品种繁多,要求也不同,目前,锌合金压铸件的电镀工艺生产方法很多,列举一些电镀工艺流程(见下图)供参考。

机械前处理方法有磨光(布轮磨光、滚动磨光、振动磨光)、抛光和喷砂等。由于锌合金压铸件的外表层(约厚0.05~0.1mm)结构较致密,表层下就变得疏松,因此,采用机械方法清除压铸件表面的缺陷,应避免裸露出疏松部分。锌合金硬度低,一般采用滚光或机械抛光来获得一定的表面粗糙度,必要时可在抛光前进行磨光。目前,也有采用振动光饰方法,来精整锌合金的压铸件表面。
1 磨光
磨光用于去除压铸件毛坯表面毛刺、分模线、飞边等缺陷,其方法如下。
(1)布轮磨光
磨光采用硬布轮,其作用是磨平飞边、毛刺和分模线,对光滑表面不进行磨光。磨光时,磨轮转速不宜太快,磨光用力不宜过大,避免过度磨削,也应避免合金压铸件温度过高,改变锌合金的金相结构。磨光工艺规范如下。
磨料:金刚砂粒度为220~250目。
磨轮线速度:10~14m/s。
磨光轮:硬布磨轮直径不大于250mm,转速为1200~1500r/min。
辅助磨料:棕黄色抛光膏也称黄油(由氧化铁、硬脂酸、混脂酸、精制地蜡和石蜡等组成)。
新磨轮使用时应预先倒去锐角,不能在无抛光膏的情况下硬磨。
(2)滚动磨光
小型压铸件也可采用滚光去除表面的缺陷。在装有磨料(氧化铝、花岗石、陶瓷、塑料屑等)和润滑剂(肥皂水、乳化剂等)的滚筒中进行滚动磨光。磨料与零件的质量比约为(2.25~2.5):1。滚筒转速不宜过高,以防止冲击而损坏零件表面,一般转速宜采用5~6r/min。
(3)振动磨光
小型压铸件也可在装有陶瓷磨料的振动筒内,进行振动磨光,其工艺规范如下:振动频率:10~50Hz。
振幅:0.8~1.4mm。
时间:1~4h。
装填量:一个0.5m³的振动筒大约装900kg的磨料和180kg的零件。
也可在加有除油剂的溶液中进行振动磨光与除油,其工艺规范如下:
OP-10乳化剂 1mL/L
温度室温
磷酸三钠(Na₃PO₄) 2~5g/L
时间1h
碳酸钠(Na₂CO₃) 1~2g/L
2 抛光
抛光是为了进一步提高压铸件的表面光洁程度,其方法如下。
(1)布轮抛光
经磨光后的零件,要进行抛光。先进行粗抛光,然后对整个表面进行精抛光。抛光时要尽量避免在表面上残留下抛光膏,因此,抛光时抛光膏尽量少加勤加,以免粘在零件表面和孔洞内而难以除去,增加前处理困难。
①粗抛光 采用硬布抛光轮,其工艺规范如下。
抛光轮线速度:18~25m/s。
抛光轮直径:不大于300mm,转速为1400~1600r/min。
抛光材料:棕黄色抛光膏也称黄油(由氧化铁、硬脂酸、混脂酸、精制地蜡和石蜡等组成)。
②精抛光 采用软布轮抛光,去除表面一般细微缺陷,表面应达到镜面光亮,粗糙度的Ra值应达到0.1μm。精抛光工艺规范如下。
抛光轮线速度:18~25m/s或稍高些。
抛光轮直径:不大于300mm,转速为1600~1800r/min。
抛光材料:白色抛光膏也称白油(由抛光用石灰、精制地蜡、硬脂酸、牛油、松节油等组成)。
抛光后用白粉擦拭,除去残留抛光膏。应尽可能在抛光膏未硬化前(24h内)用汽油、有机溶剂或化学除油剂去除抛光膏的残留物。
(2)滚光
滚光适用于大批量表面粗糙度要求不高的小型零件。滚光可以去除零件表面的油污和氧化皮,整平零件表面,使零件表面有光泽。滚光可以全部或部分替代前处理的磨光及抛光工序。滚筒结构形式及滚光工艺参数如下。
滚筒结构形式:为提高零件表面光泽,使筒内零件易于翻动,不宜采用圆形滚筒,而应采用六角形或八角形滚筒。
滚筒直径:一般取600~800mm,滚筒的内切圆直径大小与滚筒全长之比一般为1:(1.25~2.5)。
滚筒转速:一般为45~65r/min。
滚筒的装载量:零件装载量一般占滚筒体积的75%,最少应不少于35%,过多或过少都会影响滚光的时间和零件的表面粗糙度。
磨料:常用的滚动磨料有浮石、硅砂、陶瓷片等。当要求滚光件表面粗糙度较低时,可加入玻璃球或瓷球等。在低速(约600m/min圆周线速度)下滚光,滚筒中的磨料也可用植物碎料,如碎玉米芯块、果核、果壳、塑料屑等软材料,再加润滑剂与零件相混合进行滚光。滚光时间一般为5~10min,滚光后表面粗糙度值可达Ra0.2μm。
(3)振动抛光
振动抛光,即振动光饰,在振动筒中装有磨料(氧化铝之类磨料、塑料屑等)与零件,通过振动使零件与磨料进行摩擦,从而达到整平表面和光亮的作用。振动光饰时,磨料与零件的装载比为(5~6):1,振动筒的振动使用20~50Hz的频率、3.6~6.4mm的振幅,处理时间为2~4h,振动光饰后表面粗糙度值可达Ra0.15~0.25μm。如采用更细的磨料与塑料屑,其表面粗糙度值可达Ra0.08~0.13μm。
3 喷砂
喷砂是磨料强力撞击零件,对其表面进行清理或修饰加工的过程。锌合金压铸件亚光装饰防护电镀或麻面处理的前处理,采用喷细砂,既可洁净活化压铸件表面,零件镀后又能得到柔和的、漫反射的、消光的、均匀细致的亚光表面。
喷砂时应注意避免过多损伤压铸件表面的致密层,确保喷砂表面均匀致密。严禁零件表面局部区域长时间喷射,在满足均匀喷射的前提下,尽量缩短喷砂时间。喷砂采用低压喷砂,主要工艺规范如下。
喷砂用的砂料:氧化铝、氧化锆陶瓷砂、人造金刚砂以及硬质果壳的碎粒、硬质塑料颗粒等。
砂粒直径:φ0.1~0.5mm
喷射距离:控制在100~300mm
喷射压力:0.05~0.2MPa
喷射角度:>60°


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