鋅合金壓鑄件化學(xué)拋光新工藝

鋅合金壓鑄件，易于或形，加工簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，能滿足各種薄壁零件和極為復(fù)雜的高精度零件大量生產(chǎn)，應(yīng)用范圍日趨廣泛，品種不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品涉及建筑五金、日用五金，水暖龍頭，皮帶扣、打火機(jī)、傘頭、手表殼、燈飾、服裝服飾等。就浙江、福建、廣東等地區(qū)而言，近年來(lái)，鋅合金壓鑄件已發(fā)展成為主要的壓鑄加工產(chǎn)品，而這類較為復(fù)雜具有濃郁裝飾性的鋅合金壓鑄件，大都需要進(jìn)行鍍前處理再電鍍或涂裝。而對(duì)于零件的鍍前處理，傳統(tǒng)的作法一般都采用振動(dòng)、滾動(dòng)、機(jī)械拋磨光，但該方法對(duì)于某些形狀復(fù)雜的鋅合金壓鑄件存在著光飾效果差，勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低等缺點(diǎn)，機(jī)械拋光無(wú)法符合要求。而化學(xué)拋光設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝成本低、生產(chǎn)效率高，易于組織大批量連續(xù)生產(chǎn)，且不受鋅合金壓鑄件形狀限制，具有相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)。據(jù)微機(jī)檢索查詢結(jié)果，至今為止，有關(guān)鋅合金壓鑄件化學(xué)拋光工藝配方文獻(xiàn)甚少為此，為滿足日益發(fā)展的生產(chǎn)需求，深圳譽(yù)格進(jìn)行了鋅合金壓鑄件的化學(xué)拋光新工藝實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)踐證明，該工藝拋光效果好，可用于各種鋅合金壓鑄件的電鍍、涂裝。前處理。

1化學(xué)拋光原理

目前，一般認(rèn)為化學(xué)拋光和電解拋光一樣主要有綜合粘膜說(shuō)和受阻說(shuō)兩種理論。就化學(xué)拋光機(jī)理而言，實(shí)際上是利用金屬表面上凸凹部位溶解速度不同，凸出部位溶解速度大于凹入部位，化學(xué)拋光依賴于化學(xué)反應(yīng)。因?yàn)槿魏谓饘俦砻娑即嬖谥沼^的凸凹不平，那怕只有10u m。鋅合金壓鑄件中存在著其它元素機(jī)雜質(zhì)，所以金屬表面就會(huì)出現(xiàn)許多電位不同的部位，化學(xué)拋光時(shí)微觀凸出部位溶解下來(lái)的產(chǎn)物容易擴(kuò)散，粘性膜常處于活化狀態(tài)．凹下部位則相反，粘性膜厚常處于鈍化狀態(tài)．整個(gè)化學(xué)拋光過(guò)程就是處在這樣一種活化→鈍化→活化→鈍化的交替過(guò)程轉(zhuǎn)換來(lái)完成的。從受阻說(shuō)來(lái)看，由于溶液中受阻的陽(yáng)離子．大分子等可同溶解的金屬離子結(jié)合并離開金屬，而陽(yáng)離子．大分子的遷移又受到粘膜厚薄的制約，在薄處因距離短、速度快而比凹處優(yōu)先溶解，從而最后達(dá)到平整。因此，該工藝的技術(shù)關(guān)鍵在于溶液的配方和合理的工藝參數(shù)選擇。

2化學(xué)拋光工藝及后續(xù)工藝處理

目前，由于對(duì)鋅合金壓鑄件進(jìn)行化學(xué)拋光的文獻(xiàn)和工藝配方報(bào)導(dǎo)甚少，而一般化學(xué)拋光工藝配方又難以滿足表面質(zhì)量要求，譽(yù)格經(jīng)過(guò)反復(fù)多次進(jìn)行配方篩選，試驗(yàn)結(jié)果表明下列工藝配方能夠滿足鋅合金壓鑄件的化學(xué)拋光表面質(zhì)量要求。

磷酸(工業(yè)級(jí))              50%

硝酸(工業(yè)級(jí))              35%

氫氟酸(工業(yè)級(jí))            10%

硫酸(工業(yè)級(jí))              5%

表面活性劑                適量

溫度                      30C

拋光時(shí)間                  5～20min

經(jīng)化學(xué)拋光的鋅合金壓鑄件出槽后須立即進(jìn)行水冼，最好是流水沖洗。因?yàn)楣ぜ膾伖庖褐须y免帶出酸根離子，如果不對(duì)化學(xué)拋光工件作后續(xù)處理，殘留酸會(huì)對(duì)基體進(jìn)一步腐蝕，且?guī)С龅倪@些明離子一但與水中的Ca2+、Na+等陽(yáng)離子接觸，還會(huì)降低原有的金屬光澤。所以需進(jìn)行后續(xù)工藝處理，工藝配方為： 

碳酸鈉5％，余量水，室溫浸泡5min．然后水洗。

3分析討論

鋅合金壓鑄件化學(xué)拋光液由磷酸、硝酸氫氟酸、硫酸、表面活性劑組成。磷酸屬高粘度中強(qiáng)酸，是化學(xué)拋光基劑，對(duì)鋅有鈍化作用，拋光過(guò)程中形成鈍化膜，可防止基體進(jìn)一步被腐蝕．?dāng)?shù)量不能低于45%．否則難達(dá)到拋光效果，但濃度過(guò)濃也難有更佳效果，從多次試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)配方來(lái)看，選擇5O%左右為宜硝酸對(duì)鋅起拋光作用，溶解合金中銅、鉛、鎘等雜質(zhì)．消除表面掛灰。氫氟酸屬?gòu)?qiáng)酸可活化基伴表面。鋅臺(tái)金中由于存在鋁而氫氟酸對(duì)消除鋁存在對(duì)拋光效果不良有著關(guān)鍵的作用。硫酸可起活化作用，加快拋光速度，表面活性荊在拋光過(guò)程中形成吸附膜存于基體表面，對(duì)拋光效果起促進(jìn)和改善作用。

試驗(yàn)還表明合適的工藝參數(shù)選擇，直接影響化學(xué)拋光的效果。鋅合金化學(xué)拋光的效果主要受以下因素影響：

1．拋光液溫度變化?；瘜W(xué)拋光液的變化會(huì)嚴(yán)重破壞活化→鈍化的交替進(jìn)行。液溫過(guò)高，拋光時(shí)間短，會(huì)降低化學(xué)拋光液的粘度，對(duì)金屬鈍化膜的溶解率加劇，活化→鈍化失調(diào)，導(dǎo)致金屬表面溶解不均勻，易腐蝕工件表面。相反，溫度過(guò)低，拋光液粘度增大，使工件表面的溶解物不易擴(kuò)散活化一鈍化交替失調(diào)，導(dǎo)致拋光件不易拋亮和出現(xiàn)暗斑。因此，拋光溫度應(yīng)控制在lO～30°C范圍為宜。

2．化學(xué)拋光時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，新配制的拋光時(shí)間宜短，老拋光液時(shí)間宜長(zhǎng)，但要控制在5～2O分鐘之間，因?yàn)闀r(shí)間過(guò)短只能得到不夠光亮的表面。相反時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，使工件表面出現(xiàn)蝕點(diǎn)和斑跡。因此．拋光時(shí)聞應(yīng)控制在適當(dāng)范圍。

3．鋅合金基體成分。鋅合金壓鑄件．鋁含量一般在2．5%～4．5%之間．鋁能細(xì)化晶粒．強(qiáng)化合金。銅含量不超過(guò)1．25％．在此范圍，能顯著阻止晶聞腐蝕，提高臺(tái)金的強(qiáng)度和硬度。微量鎂含量在0．03%～0．06%范圍．同樣能減輕晶間腐蝕，提高強(qiáng)度和硬度。鉛、鎘、錫、鐵，硅作為雜質(zhì)元素，含量越低越好．若雜質(zhì)含量偏高，易產(chǎn)生過(guò)腐蝕．光亮度低。此外、鐵與鋁能產(chǎn)生硬質(zhì)的鐵鋁化合物，對(duì)化學(xué)拋光危害齪大且難以清除。

4．壓鑄工藝。從壓鑄工藝出發(fā)如何合理確定和選擇壓射比壓和充填速度是一個(gè)至關(guān)重要的因素。若選擇確定不當(dāng)，會(huì)使鋅合金表下層形成氣孔和內(nèi)部疏松縮孔，化學(xué)拋光后出現(xiàn)孔穴和斑點(diǎn)。

通過(guò)深圳譽(yù)格的實(shí)踐應(yīng)用證明，用化學(xué)拋光代替機(jī)械拋光是可行的。我們?cè)囼?yàn)的化學(xué)拋光工藝，對(duì)于含鋁4%以下的鋅合金壓鑄件，拋光可達(dá)鏡面效果好。特別是對(duì)于復(fù)雜的鋅合金壓鑄件表面拋光．其有勞動(dòng)強(qiáng)度低，工藝簡(jiǎn)單，成本低易于組織批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)具有推廣應(yīng)用價(jià)值的化學(xué)拋光新工藝。