鋅合金電鍍?cè)谥悄荛T(mén)鎖面板中的應(yīng)用

馮楠 朱巍峰 陳正華

摘 要：現(xiàn)階段智能門(mén)鎖逐漸受到消費(fèi)者的關(guān)注，智能門(mén)鎖面板（外殼）的正面一般為平面或異形面，內(nèi)部為不規(guī)則結(jié)構(gòu)，多采用鋅合金壓鑄再電鍍的工藝實(shí)現(xiàn)。作為大眾消費(fèi)品，產(chǎn)品的外觀至關(guān)重要，鋅合金壓鑄件的電鍍工藝相對(duì)成熟，但智能門(mén)鎖面板在實(shí)際電鍍過(guò)程中仍存在很多問(wèn)題，工藝仍需要不斷優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：智能門(mén)鎖面板;鋅合金壓鑄;電鍍;前處理;缺陷分析

1 緒論

鋅合金壓鑄是現(xiàn)階段常用的成型技術(shù)之一，該方法生產(chǎn)效率高、加工成本低、一致性較強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)尺寸公差要求不高而形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。廣泛用于航空、汽車、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。基于智能門(mén)鎖面板本身的結(jié)構(gòu)特性，采用鋅合金壓鑄最為合適。鋅合金壓鑄件成分以鋅為主，產(chǎn)品表面有一層致密的金屬層，而內(nèi)部多為稀疏孔狀結(jié)構(gòu)，化學(xué)性能極不穩(wěn)定，在空氣中容易被腐蝕氧化，常在表面電鍍一層銅、鎳、鉻等化學(xué)性能穩(wěn)定的金屬元素，不僅起到防護(hù)作用，同時(shí)有很好的裝飾效果。

目前鋅合金電鍍工藝較為成熟，但還是存在很多質(zhì)量問(wèn)題。比如鍍層起泡、脫皮、麻點(diǎn)等缺陷。在智能門(mén)鎖面板的電鍍過(guò)程中，有的工廠的成品率僅僅為60%左右，較為成熟的工廠電鍍的成品率也只能做到90%。

2 電鍍工藝介紹

智能門(mén)鎖面板電鍍的主要工藝流程為：拋光—脫脂除油—水洗—浸蝕—水洗—預(yù)鍍—水洗—電鍍—干燥。

2.1 拋光

智能門(mén)鎖面板形狀不規(guī)則，現(xiàn)階段拋光主要靠人工使用拋光輪加拋光蠟進(jìn)行拋光，常使用尼龍輪粗拋，再使用布輪精拋。鋅合金相對(duì)較軟，拋光過(guò)程中要注意均勻用力，使面板外觀面在拋光輪上勻速滑動(dòng)，切勿使面板停留不動(dòng)，注意在拋光過(guò)程中防止碰傷、拉傷。另外也有使用機(jī)械手代替人工進(jìn)行拋光的，這種拋光方式適合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，產(chǎn)量較大智能門(mén)鎖面板。機(jī)械手拋光大大提高了生產(chǎn)效率高，一致性很強(qiáng)，人工成本低，但前期投入較大，需要針對(duì)不同面板進(jìn)行定制。

2.2 脫脂除油

智能門(mén)鎖面板經(jīng)過(guò)拋光之后表面會(huì)殘留大量油污，油污主要來(lái)源于壓鑄過(guò)程中的脫模劑和拋光過(guò)程中的拋光蠟，以及轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的雜質(zhì)油污等，這些油污若不清除干凈會(huì)嚴(yán)重影響電鍍層的結(jié)合力。常用的脫脂除油的方法有化學(xué)除油和電解除油兩種?；瘜W(xué)除油是使用弱堿熔液進(jìn)行浸泡清洗，這種方式清洗不夠徹底，一般常用于對(duì)表面要求不高的產(chǎn)品;電解除油是在若堿性溶液中，以面板為陽(yáng)極或陰極，以不銹鋼板等材料為第二電極，在直流電的作用下依靠電解作用強(qiáng)化除油效果，這種方式可以徹底清除面板凹處的油污。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，化學(xué)除油和電解除油也常配合使用。常用的除油配方及工藝規(guī)程見(jiàn)表1。

2.3 浸蝕

電鍍前處理經(jīng)過(guò)脫脂除油之后，可以將鋅合金表面的油污徹底清除干凈，但是其表面仍然附著有一層致密的氧化層，該氧化層同樣會(huì)影響電鍍層的附著力。工業(yè)上常采用氫氟酸熔液或稀硫酸進(jìn)行侵蝕清理。注意強(qiáng)酸熔液雖然能夠很快清除氧化層，但是因?yàn)殇\合金本身容易與酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，酸性過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致侵蝕速度加快，時(shí)間不易控制，極易對(duì)產(chǎn)品本身造成過(guò)腐蝕。在使用弱酸進(jìn)行浸蝕時(shí)，同樣要注意控制浸蝕時(shí)間，一般在鋅合金表面析出氣泡2s-3s后立即轉(zhuǎn)水洗工序。

2.4 電鍍

壓鑄鋅合金面板在電鍍之前一般要使用氰化物預(yù)鍍銅，該溶液對(duì)鋅合金的腐蝕性弱、深鍍能力強(qiáng)、覆蓋力好，預(yù)鍍使面板表面快速形成一層薄而致密，且結(jié)合力強(qiáng)的鍍層。預(yù)鍍時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，鍍層厚度一般控制在7微米。預(yù)鍍后的面板可以避免鋅合金在強(qiáng)酸性溶液中受到瞬間腐蝕。在預(yù)鍍完成之后，可以根據(jù)需求在智能門(mén)鎖面板上電鍍不同的金屬層。常見(jiàn)的鍍層有鍍鎳、鍍金、鍍銅、鍍鉻等，不同的電鍍層外觀不同，另外附著力和抗鹽霧能力也不同。鍍層不僅可以使產(chǎn)品外觀美化，同樣可以保護(hù)基體，延長(zhǎng)使用壽命節(jié)約金屬資源。另外電鍍層可以使鋅合金獲得特殊的表面性質(zhì)，比如提高導(dǎo)電性、可焊性、耐磨性等。

3 缺陷分析

智能門(mén)鎖面板電鍍常見(jiàn)的缺陷有鍍層脫落、起泡、異色、膜厚不夠等。下面從原材料、壓鑄模具、前處理、電鍍等環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

3.1 原材料

壓鑄鋅合金常用的是含鋁較多的鋅鋁合金，以YX040A為例，其化學(xué)成分含量見(jiàn)表2。原材料中Al的含量在4%左右，另外還有微量的Cu、Mg、Fe、Pb、Sn、Cd。研究表明，Pb、Cd的含量超標(biāo)和鋅合金壓鑄面板電鍍起泡有直接關(guān)系，Pb、Cd的含量越高，面板起泡缺陷越明顯。主要是因?yàn)檫@兩種雜質(zhì)會(huì)在晶界處聚集而導(dǎo)致晶間腐蝕膨脹，從而起泡。

在鋅合金壓鑄過(guò)程中，實(shí)際使用的都是新料和水口料的混合物熔煉而成的，研究表明水口料的摻雜比例會(huì)影響鋅合金的組織性能。不斷摻雜水口料導(dǎo)致鋅合金熔煉爐內(nèi)的雜質(zhì)含量明顯增高，從而使面板雜質(zhì)含量增高，電鍍起泡的不良率增高。綜上電鍍?nèi)毕菔紫纫獜膲鸿T鋅合金原材料的質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

3.2 壓鑄模具

智能門(mén)鎖面板的壓鑄模具是鋅合金壓鑄工藝的核心部件之一，模具設(shè)計(jì)及模具質(zhì)量與產(chǎn)品質(zhì)量有直接關(guān)系，其中模具進(jìn)料口和流道的設(shè)計(jì)，還有型腔的分布是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。模具設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)氣孔、冷隔紋等缺陷，從而影響電鍍質(zhì)量。模具的進(jìn)料口和流道常設(shè)計(jì)為多流道平行進(jìn)料，空位做搭橋處理，渣包位采用折型多出口。

在壓鑄過(guò)程中，壓鑄機(jī)的壓力、溫度、時(shí)間等參數(shù)設(shè)置也同樣會(huì)對(duì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，鋅合金壓鑄過(guò)程中出現(xiàn)的氣泡、冷隔紋等缺陷，如果無(wú)法徹底清理干凈會(huì)給電鍍帶來(lái)很大困難。

3.3 前處理

電鍍前處理主要包括拋光、脫脂除油、浸蝕等。壓鑄鋅合金面板致密層之下為疏松多孔組織，在拋光環(huán)節(jié)如果拋光過(guò)度，會(huì)使疏松多孔組織裸露，使電鍍面出現(xiàn)孔洞等缺陷。另外如果使用的拋光輪目數(shù)不當(dāng)或拋光蠟涂抹不均勻，容易將胚體拉傷，出現(xiàn)凹凸不平的劃痕，導(dǎo)致電鍍面不平整。在脫脂除油環(huán)節(jié)，如果面板表面殘留的脫模劑和拋光蠟沒(méi)有清理干凈，就無(wú)法保證經(jīng)過(guò)浸蝕后的面板表面光潔平整。只有前處理的每個(gè)環(huán)節(jié)都嚴(yán)格按照工藝流程執(zhí)行，才能提高面板的電鍍質(zhì)量，降低不良品率。

3.4 電鍍

壓鑄鋅合金面板的預(yù)鍍處理至關(guān)重要，使用氰化物預(yù)鍍銅時(shí)，如果溶液中氰化鈉含量低就會(huì)使置換銅過(guò)早出現(xiàn)，影響附著力;如果溶液中氰化鈉含量高就會(huì)使置換銅生成緩慢，抑制鍍層的沉積。經(jīng)過(guò)預(yù)鍍的鋅合金面板即可根據(jù)實(shí)際需求按照一般工藝進(jìn)行電鍍，電鍍過(guò)程中要時(shí)刻監(jiān)測(cè)電流密度和鍍液的pH值。鋅合金面板進(jìn)行批量電鍍之前，建議使用滲透染色的方式對(duì)電鍍小樣進(jìn)行缺陷觀察，確定工藝效果后再批量投產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

智能門(mén)鎖面板可以根據(jù)市場(chǎng)需求電鍍出多種顏色和效果，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)電鍍還可以提高基體壽命。由于鋅合金材質(zhì)本身的特性，在電鍍過(guò)程中要通過(guò)分析和實(shí)驗(yàn)掌握其電鍍規(guī)律，制定詳細(xì)的工藝流程。

電鍍過(guò)程中的常見(jiàn)缺陷主要由以下幾個(gè)因素導(dǎo)致：（1）原材料金屬元素含量不達(dá)標(biāo);（2）鋅合金模具設(shè)計(jì)不合理，壓鑄機(jī)參數(shù)調(diào)整不合理;（3）拋光破壞了表面的致密層;（4）電鍍前處理不徹底;（5）氰化物預(yù)鍍銅熔液濃度不合適。

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