鋅合金壓鑄件工藝流程說明
一、鋅合金壓鑄件概述
鋅合金壓鑄件是一種將鋅合金經過壓鑄機壓鑄而形成的零件，具有加工精度高、切削少、比重小、機械強度高等特點，因此廣泛應用于家具、汽車、船舶、建材、配飾、機械、化工、玩具等領域。
與其他壓鑄件相比，鋅合金壓鑄件的表面前處理是很關鍵，這也是因其電鍍方面的特殊性，具體表現如下：
1、首先就是鋅電極電位很負,為兩性金屬,在酸或堿中均易發(fā)生化學溶解。在含有電位較正的金屬離子的溶液中,氫和金屬離子易被置換析出。
2、其次，鋅合金壓鑄過程中,由于冷卻時工件表面溫度不一致,鋅合金表面易產生成份偏析現象,表面局部富鋅或富鋁。強堿使富鋁部分先溶解,強酸使富鋅部分先溶解,表面失重不均勻,使表面產生氣孔、麻點甚至起泡等。
二、鋅合金壓鑄件工藝流程
拋光——檢驗——上掛——熱或冷脫脂——超聲波除蠟——超聲波除油——陰極電解除油——固體酸活化——預鍍
三、主要工序說明
1、拋光
①初拋光
初拋光亦稱磨光。拋光時用力要均勻,工件要拿穩(wěn),用力不能過大。其基本工藝參數:拋光輪轉速1200～1400r/min,拋光輪直徑≤250mm,金剛砂粒度220～250目,拋光材料為黃色拋光膏。
初拋光是為粗拋光作準備,目的是除去鋅合金壓鑄件澆口、毛刺、飛邊等缺陷,初步提高光潔度。
②粗拋光
粗拋光是在初拋的基礎上,進一步提高鋅壓鑄件表面的光潔度,形成半鏡面效果。工藝參數如下:拋光輪轉速1400～1600r/min,拋光輪直徑≤300mm,拋光材料為黃色拋光膏。
③精拋光
精拋光為最后一道拋光工序。通過精拋光將工件表面波浪、局部粗糙度較高等缺陷拋平拋亮,達到帶鏡面效果,同時還要清除暗紋及細小的凹坑等。其工藝參數為:拋光輪轉速1600～1800r/min,拋光輪直徑≤300mm,拋光材料為白色拋光膏。
2、熱或冷脫脂
通過熱或冷脫脂,使鋅合金表面的蠟垢潤濕溶脹而部分溶解,提高超聲波除蠟效率。熱脫脂配方:STPP20～30g/L,Na2CO310～15g/L,Na3PO45～8g/L,無水偏硅酸鈉3～5g/L,復合非離子型表面活性劑5～7g/L,陰離子型表面活性劑1～2g/L,酮或醚適量,pH值≤11.5,55～65°C,3～5min。
熱脫脂是介于化學除油與除蠟之間的一種特殊形式,說它特殊,是因為它在超聲波除蠟之前,其作用是盡可能使蠟垢潤濕、溶脹,這種作用是靠堿液、非離子型活性劑與陰離子型表面活性劑等在適當溫度下協同完成。超聲波能否快捷干凈地將工件表面的蠟垢除盡,取決于熱或冷脫脂的效果。配制熱脫脂的水質電導率在50μΩ/cm以下即可。
采用有機物冷脫脂,對鋅合金壓鑄件而言,應為首選。因它不僅無需加溫,而且溶蠟潤濕效果明顯,對工件無不良腐蝕。其工藝配方如下:
二甲苯7.5mL/L,二氯甲烷47.5mL/L,復合非離子型表面活性劑15～20mL/L,陰離子型表面活性劑5～7mL/L,酮或醚適量,室溫,5min。
3、超聲波除蠟
①超聲波除蠟時,單位有效容積的功率
一般設計在8W/L較為合理。當低于8W/L時,除蠟速度慢,影響生產的連續(xù)性;當大于8W/L時,鋅合金壓鑄件在65～70°C下連續(xù)工作5min,會產生較明顯的失光失重,在富鋁相鋁優(yōu)先溶解,會造成麻點,甚至起泡。
②超聲波除蠟使用的水質
配制超聲波除蠟液若使用較差的水質時,水中過量的金屬陽離子不能被除蠟水中的絡合劑完全絡合時,金屬陽離子可滲入到蠟垢之中或存在工件表面,減弱了帶負電荷的蠟垢與蠟垢之間、蠟垢與工件之間電斥力,除蠟效果大大降低。這就是為什么一種好的除蠟水在某個廠使用效果良好,而在另一個廠認為不好,或者一段時間好而另一段時間不好的重要原因。好多供應商并沒有給客戶予以提醒,這是一個很大的錯誤。另一方面,當水質中含有過多的如Cu+2,在工件表面會因置換而局部產生起泡。實踐證明,選用電導率在50μΩ/cm以下的水質均可。
③除蠟水的選擇
對鋅合金壓鑄件而言,選擇除蠟水第一條原則就是pH值。一般情況下,鋅合金的臨界使用pH值為10。也就是說,當任何一種除蠟水按其說明書配制完畢以后,其溶液的pH值≤10,否則,在特定的除蠟條件下易產生失光失重,甚至發(fā)暗發(fā)黑,這樣的除蠟水不能使用;第二條原則當然是除蠟效果,在說明書要求的前提下,除蠟速度快、易清洗的除蠟水宜選用;第三條原則就是使用量和使用壽命。
4、超聲波除油
超聲波除油與超聲波除蠟相似,只是除油劑的成份要比除蠟水的成份簡單得多。工藝配方如下:
(1)Na3PO420～30g/L,Na2CO310～15g/L,AEO290.6g/L,LAS0.3g/L,55～65°C,2～3min。
(2)STPP10g/L,Na3PO45～8g/L,含硫化合物0.5g/L,LAS≤1g/L,55～65°C,2～3min。
上述兩個配方與許多商品除油劑配方相似。加入磷酸三鈉是為了洗盡超聲波除蠟時工件表面附著的硅酸鹽薄膜。配方中所使用材料均為一級品以上,是為了減少雜質的過量帶入,保證超聲波除油效果,使用的水質電導率小于50μΩ/cm。亦可改變化學除油劑配方,使用除蠟除油“二合一”粉狀除蠟除油劑。
5、陰極電解去油
陰極電解去油對鋅合金壓鑄件來說是一個極其重要的工序。
工藝配方如下:
(1)STPP20g/L,Na2CO325～30g/L,AOS0.3～0.5g/L,LAS0.4～0.5g/L,pH值≤11.5,2～5A/dm2,40～50°C,0.5～1.0min。
(2)Na3PO420g/L,K2SO415～20g/L,Na2CO38～10g/L,AEO270.4～0.7g/L,pH值≤11.5,5A/dm2,室溫,0.5～1.0min。
有些資料還提到使用其它如平平加系列作為室溫陰極電解去油劑成份,還有待商榷。因為平平加系列的表面活性劑,其低溫性能較差,在加入較多時脫附可能會很困難,若將其帶入活化液中,將會產生發(fā)花或麻點等缺陷。
必須強調的是,陰極電解除油的水質相當重要。在水質較差時,一些金屬陽離子會以氫氧化物形式存在,附著于工件表面造成麻點,甚至一些金屬陽離子可直接在工件表面放電沉積于工件表面,造成粗糙甚至起泡等。而水中的Cl-離子也要控制在很低的水平,否則陽極不銹鋼板會產生腐蝕而將金屬雜質帶入陰極電解除油液中,致使除油液惡化。建議此工序使用去離子水。陰極電解去油的電流密度不宜過大,時間不能太長,否則陰極析氫量大,雖然除油效果好,但會有一部分氫滲入鋅合金基體內部,造成后道工序起泡。
6、固體酸活化
對鋅合金壓鑄件而言,我們不主張使用鹽酸、硫酸或氫氟酸進行活化,因為這些酸均為無機強酸,它們對工件腐蝕性強,富鋅相析氫嚴重,其表面致密層會遭到嚴重破壞。選用固體酸活化,工件表面密著性變化小,無起泡、麻點等缺陷。工藝配方如下:
(1)草酸10g/L,酒石酸5g/L,硫酸3～5mL/L,緩蝕劑適量,室溫,3～10s。
(2)C6H8O740～50g/L,H3BO3適量,NH4HF適量,緩蝕劑0.2～0.3g/L,室溫,5～10s。
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