鋅合金電鍍在智能門鎖面板中的應用

馮楠 朱巍峰 陳正華

摘 要：現階段智能門鎖逐漸受到消費者的關注，智能門鎖面板（外殼）的正面一般為平面或異形面，內部為不規則結構，多采用鋅合金壓鑄再電鍍的工藝實現。作為大眾消費品，產品的外觀至關重要，鋅合金壓鑄件的電鍍工藝相對成熟，但智能門鎖面板在實際電鍍過程中仍存在很多問題，工藝仍需要不斷優化。

關鍵詞：智能門鎖面板;鋅合金壓鑄;電鍍;前處理;缺陷分析

1 緒論

鋅合金壓鑄是現階段常用的成型技術之一，該方法生產效率高、加工成本低、一致性較強，可以實現對尺寸公差要求不高而形狀復雜的結構。廣泛用于航空、汽車、電子產品等領域?；谥悄荛T鎖面板本身的結構特性，采用鋅合金壓鑄最為合適。鋅合金壓鑄件成分以鋅為主，產品表面有一層致密的金屬層，而內部多為稀疏孔狀結構，化學性能極不穩定，在空氣中容易被腐蝕氧化，常在表面電鍍一層銅、鎳、鉻等化學性能穩定的金屬元素，不僅起到防護作用，同時有很好的裝飾效果。

目前鋅合金電鍍工藝較為成熟，但還是存在很多質量問題。比如鍍層起泡、脫皮、麻點等缺陷。在智能門鎖面板的電鍍過程中，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—預鍍—水洗—電鍍—干燥。

2.1 拋光

智能門鎖面板形狀不規則，現階段拋光主要靠人工使用拋光輪加拋光蠟進行拋光，常使用尼龍輪粗拋，再使用布輪精拋。鋅合金相對較軟，拋光過程中要注意均勻用力，使面板外觀面在拋光輪上勻速滑動，切勿使面板停留不動，注意在拋光過程中防止碰傷、拉傷。另外也有使用機械手代替人工進行拋光的，這種拋光方式適合結構簡單，產量較大智能門鎖面板。機械手拋光大大提高了生產效率高，一致性很強，人工成本低，但前期投入較大，需要針對不同面板進行定制。

2.2 脫脂除油

智能門鎖面板經過拋光之后表面會殘留大量油污，油污主要來源于壓鑄過程中的脫模劑和拋光過程中的拋光蠟，以及轉運過程中的雜質油污等，這些油污若不清除干凈會嚴重影響電鍍層的結合力。常用的脫脂除油的方法有化學除油和電解除油兩種。化學除油是使用弱堿熔液進行浸泡清洗，這種方式清洗不夠徹底，一般常用于對表面要求不高的產品;電解除油是在若堿性溶液中，以面板為陽極或陰極，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化除油效果，這種方式可以徹底清除面板凹處的油污。在實際生產過程中，化學除油和電解除油也常配合使用。常用的除油配方及工藝規程見表1。

2.3 浸蝕

電鍍前處理經過脫脂除油之后，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，該氧化層同樣會影響電鍍層的附著力。工業上常采用氫氟酸熔液或稀硫酸進行侵蝕清理。注意強酸熔液雖然能夠很快清除氧化層，但是因為鋅合金本身容易與酸發生化學反應，酸性過強會導致侵蝕速度加快，時間不易控制，極易對產品本身造成過腐蝕。在使用弱酸進行浸蝕時，同樣要注意控制浸蝕時間，一般在鋅合金表面析出氣泡2s-3s后立即轉水洗工序。

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鍍銅，該溶液對鋅合金的腐蝕性弱、深鍍能力強、覆蓋力好，預鍍使面板表面快速形成一層薄而致密，且結合力強的鍍層。預鍍時間不宜過長，鍍層厚度一般控制在7微米。預鍍后的面板可以避免鋅合金在強酸性溶液中受到瞬間腐蝕。在預鍍完成之后，可以根據需求在智能門鎖面板上電鍍不同的金屬層。常見的鍍層有鍍鎳、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。鍍層不僅可以使產品外觀美化，同樣可以保護基體，延長使用壽命節約金屬資源。另外電鍍層可以使鋅合金獲得特殊的表面性質，比如提高導電性、可焊性、耐磨性等。

3 缺陷分析

智能門鎖面板電鍍常見的缺陷有鍍層脫落、起泡、異色、膜厚不夠等。下面從原材料、壓鑄模具、前處理、電鍍等環節進行簡單分析。

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，其化學成分含量見表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的含量超標和鋅合金壓鑄面板電鍍起泡有直接關系，Pb、Cd的含量越高，面板起泡缺陷越明顯。主要是因為這兩種雜質會在晶界處聚集而導致晶間腐蝕膨脹，從而起泡。

在鋅合金壓鑄過程中，實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影響鋅合金的組織性能。不斷摻雜水口料導致鋅合金熔煉爐內的雜質含量明顯增高，從而使面板雜質含量增高，電鍍起泡的不良率增高。綜上電鍍缺陷首先要從壓鑄鋅合金原材料的質量進行把關，對其進行質量檢測。

3.2 壓鑄模具

智能門鎖面板的壓鑄模具是鋅合金壓鑄工藝的核心部件之一，模具設計及模具質量與產品質量有直接關系，其中模具進料口和流道的設計，還有型腔的分布是模具設計的關鍵。模具設計不合理會導致產品表面出現氣孔、冷隔紋等缺陷，從而影響電鍍質量。模具的進料口和流道常設計為多流道平行進料，空位做搭橋處理，渣包位采用折型多出口。

在壓鑄過程中，壓鑄機的壓力、溫度、時間等參數設置也同樣會對影響產品質量，鋅合金壓鑄過程中出現的氣泡、冷隔紋等缺陷，如果無法徹底清理干凈會給電鍍帶來很大困難。

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，在拋光環節如果拋光過度，會使疏松多孔組織裸露，使電鍍面出現孔洞等缺陷。另外如果使用的拋光輪目數不當或拋光蠟涂抹不均勻，容易將胚體拉傷，出現凹凸不平的劃痕，導致電鍍面不平整。在脫脂除油環節，如果面板表面殘留的脫模劑和拋光蠟沒有清理干凈，就無法保證經過浸蝕后的面板表面光潔平整。只有前處理的每個環節都嚴格按照工藝流程執行，才能提高面板的電鍍質量，降低不良品率。

3.4 電鍍

壓鑄鋅合金面板的預鍍處理至關重要，使用氰化物預鍍銅時，如果溶液中氰化鈉含量低就會使置換銅過早出現，影響附著力;如果溶液中氰化鈉含量高就會使置換銅生成緩慢，抑制鍍層的沉積。經過預鍍的鋅合金面板即可根據實際需求按照一般工藝進行電鍍，電鍍過程中要時刻監測電流密度和鍍液的pH值。鋅合金面板進行批量電鍍之前，建議使用滲透染色的方式對電鍍小樣進行缺陷觀察，確定工藝效果后再批量投產。

4 結語

智能門鎖面板可以根據市場需求電鍍出多種顏色和效果，提高產品競爭力。同時電鍍還可以提高基體壽命。由于鋅合金材質本身的特性，在電鍍過程中要通過分析和實驗掌握其電鍍規律，制定詳細的工藝流程。

電鍍過程中的常見缺陷主要由以下幾個因素導致：（1）原材料金屬元素含量不達標;（2）鋅合金模具設計不合理，壓鑄機參數調整不合理;（3）拋光破壞了表面的致密層;（4）電鍍前處理不徹底;（5）氰化物預鍍銅熔液濃度不合適。

參考文獻：

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