怎样解决锌合金压铸件气泡缺陷

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问题描述:

采用电炉先将铝锭融化，后加入一定比例镁，倒入模具中，全程全部采用自动化机械操作，机器属1998年产，经专业部门检测无任何问题，加工出来的铝件600件中有100余件含气泡，遍询过很多专业人士，但都给不出令人信服的理由，在此，请从事过此专业的人士能够不吝赐教，不胜感激！！！！！

解析:

铝镁合金密度小、强度高、耐蚀性好，且资源丰富，是工业上应用较广的有色合金，尤其在汽车、航空领域有取代其它合金的趋势。在生产中，因空气的湿度、型砂水分、炉料等条件的综合影响，常产生铸件针孔度超标严重，气密性差，强度和耐蚀性等均不同程度的降低。因此针孔是铝镁合金砂型铸造中急需解决的技术难题。作者从减少针孔、满足用户要求出发，分析其形成的原因，找出了解决问题的对策并成功地指导了我厂军、民品系列铸铝件的生产。

1针孔的特征及形成机理

1.1 针孔的特征

针孔缺陷具有流行性，在同炉次铸件中，都有相同或相似的组织缺陷。针孔的尺寸特征是孔洞小，孔径约在1mm以内；形状为圆球状或苍蝇脚形。在铸件的厚大部位极易出现呈弥散性分布的小孔洞，从断面上观察，孔洞特征多是乳白色的小凹点。

1 2 针孔的形成机理

铝镁合金铸件中的气体主要是氧、氮、氢3种气体，它们在一定的条件下，很可能以分子态的单质或复合气体存在于铸件中，成为气体杂质－气泡，因此气泡是形成铝镁合金针孔的根本原因。

铝镁合金液浇入砂型，型腔内合金液温度降至凝固温度时，氢、氮在合金液中的溶解度会随温度的降低而突然变小，使原来溶解于合金液中的气体析出而产生针孔。铝镁合金液中氢气泡不能自发形核，合金液中的主要夹杂物Al2O3可作为氢气泡核的基底，会促使铝镁合金铸件产生针孔。

2对策

2.1 工艺措施

铝镁合金液中总含气量应控制在铸件不产生析出气孔时的临界含气量以内。采用湿型、凝固时间为6～8min时，合金液的含气量应控制在1.177×10 6以内，这是控制铝镁合金铸件不产生针孔的基本条件。

因底注、缓流、滤渣及开放式浇注系统具有清洁合金等多重作用，所以工艺上采用缓流浇口杯，适当高度的直浇道。横浇道采用过桥、钢丝滤网、钢丝棉滤网和集渣包等配合使用。内浇道做成扁平状。

从我厂的生产实际得知，随着铸件厚度的增大，铸件密度下降，针孔产生的概率随之增加。因此在铸件厚大部位放置冷铁并设置顶冒口，可以获得致密的铸件，防止针孔产生。

直浇道高度为100mm时，由于铝镁合金液静压力的作用，铸件的致密度最好，这时出现针孔的概率相对较低。当直浇道的高度为150～200mm时，由于铝镁合金液静压力增加不大，而热解产物相对较多，致使出现针孔的概率有所增加。当直浇道的高度>200mm时，出现针孔的概率大幅度提高，针孔缺陷十分严重。因此，设计直浇道时其高度控制在100mm为宜。

随着浇注温度的提高，一方面铝镁合金液吸气严重，精炼困难；另一方面砂型冷却速度较慢，合金液倾向于糊状凝固，冒口补缩困难，容易产生收缩气孔和缩松。因此，随着浇注温度的提高出现针孔、缩松的概率越大。所以铝镁合金的浇注温度在720～740℃为宜，薄壁件适当提高其浇注温度,但不应超过780℃。

2.2 操作方法

根据空气湿度的变化，对型、芯砂的含水量进行适当的调整和控制，芯子需烘干后使用。型、芯砂不准含有草根、油脂等杂质。南方春、夏季湿度大，因此造型、熔化场地应尽量保持干燥。

造型和制芯时不宜舂砂过实，而且尽量多插排气孔，保证型(芯)有足够的干湿强度、好的透气性和退让性，以免因掉砂而使铸件产生夹杂缺陷。

水分、油脂、铁锈、铝锈等含氢材料，不允许随炉料进入熔炉或随合金液进入型腔以防止产生新气源，应视具体情况采取相应的措施来克服炉料的污染。

控制新旧炉料的配比及熔化温度和时间。精炼剂、变质剂等入炉材料应经过烘干，严格脱水。

坩埚、浇包等熔化工具使用前，应喷专用涂料并烘干除去结晶水，不允许铁质工具直接与铝镁合金液接触，以免产生新气源。

铝镁合金液变质前须进行精炼，精炼剂的配比应根据材质、铸件的结构特点及铸造工艺的具体情况综合考虑，精炼剂的用量要充分，过少时除气不彻底。精炼后应除渣并在高温下静置15min左右，使气体充分排出。根据材质及工艺特点正确选择并使用变质剂，经过变质后的合金液须在高温下静置15min左右，以便使合金液达到较好的变质效果并使晶核充分细化。特别要注意变质后的合金液浇注前的放置时间一般不宜超过45min，以保证变质的有效性。

因铝镁合金液氧化膜，特别是精炼后合金液表面形成的氧化膜具有阻碍气体侵入液体内的作用，熔化、搅拌乃至浇注时应尽量减少破坏氧化膜，以免铝镁合金液从空气中吸入气体。

浇注时浇包应尽量靠近浇口杯，距离50mm为宜，充型应平稳而不断流。液流不能直接冲刷浇口杯根部,，需经过滤网、缓冲堤而平稳地进入直浇道。浇注过程中浇口杯应保持充满并防止液体扰动，浇注速度应稍慢且保持匀速为好，防止急流而产生二次氧化夹杂物。这样，能有效地防止针孔的产生。

3结论

(1)采用正确的铸造工艺，严格控制造型、熔化等操作方法是解决针孔缺陷的有效途径。

(2)炉料和辅料的含水量、熔化温度和时间、有效的精炼和变质处理是控制铝镁合金针孔度超标与否的关键因素。

(3)采用合理的缓流浇口杯和直浇道高度、过桥式横浇道、钢丝滤网、钢丝棉滤网和集渣包是解决针孔缺陷的有效途径。

(4)合理地使用冷铁、冒口，解决了因铸件壁厚差异对针孔产生的负面影响，确定顺序凝固工艺方案是减少针孔的有效手段。

一，可能是锌合金原材料的问题，含铅或其他杂质不达标是电镀出现气泡的原因之一。

二，是表面处理不干净，去蜡去油不够，残留量较多。

三，电镀时候电流过大， 这也是出现气泡的现实较严重问题之一。

观察气泡层，气泡大的，不规则的，柔韧的起泡常常是由产品清洗不净后表面受到污染所引起的，观察气泡背面有助于找出起泡的原因。用指甲压延气泡，使气泡面积增大，用刀片轻轻地将气泡的镀层剥下来，注意不要破坏底层金属，其前面呈亮铜光泽，这种气泡是一般都是由油污膜造成的。镀层背面呈黑色，则表示产品表面前处理后有残留的泥渣，杂污。若气泡表面稍带彩色，则要检查浸酸或清洗过的产品表面有无油膜，如清洗液已失效或浸酸前清洗不良，都会出现锌合金产品在真空镀膜时出现的镀层起泡。

电镀镍的镀层与铜表面结合能力较好，所以在镀镍、铬等金属时，大都在表面先镀上一层铜，镍、铬层再镀在铜层上；包括现在塑料电镀，也需要在塑料表面用化学方法先沉积一层铜，然后再在其上镀其他金属；这样，当先期的铜镀层或沉积层厚度不够，上面的镍镀层便没有足够的附着面，镀层不牢；或者前期表面预处理不当，如加工过程遗留的油迹没能清除干净；过大的电镀电流（沉积速度过快了，镀层松散）都能使电镀层产生缺陷，起泡、脱落。所以，加强零件清洗去油、严格执行电镀过程控制，应可解决大部分电镀质量问题。水纹、冷隔纹：金属液在充型过程中，先进入的金属液接触型壁过早凝固，后进入金属液不能和已凝固金属层熔合为一体，在铸件表面对接处形成叠纹，出现条状缺陷。

气泡的原因一般是有除油没除干净，最好电解除油，黄铜件用阴极除 出来了用盐酸漂挂灰，一般要求是硫酸活化，但我觉得盐酸漂了出来是一样的，出来了清洗干净进渡槽，活化到入槽时间不要太久，但一定要清洗干净

如果怀疑是槽液问题，最简单的可以测下PH值，应该是4.5左右吧，如果是杂质含量太高，去铜和铁都的方法标准上都有的，主盐含量化验下也行

总之我不认为有沙眼就一定会起泡 ，要不你那个没沙眼的铜板同样的操作电镀下试试看

一、长棒热剪导致空气的残留

对于柱棒热剪切的时候形成的剪切面是绝对不会完美、垂直的。工业铝型材简单的进行长棒热剪切会使得柱棒的弯曲非常严重，导致铝型材出现椭圆形的横截面以及被剪切一头非常巨大的倒圆角。就算是最新型的长棒热剪，被剪切柱棒的边缘角度总是会产生倒圆，这些倒圆就是空气残留的最好地方。

解决方案：对铝棒进行标准检验，坚决杜绝不合格铝棒。

二、镦粗导致了空气的残留

镦粗导致了空气的残留。只有在盛装铝锭的筒直径比柱棒的直径大的时候，柱棒才能够被放入到盛装铝锭的筒里面。铝型材对于盛装铝锭筒里面的柱棒施加压力导致柱棒扩大到盛锭筒直径之后，一定要排放出去所携带的气体。气体没有排放出去，残留在铝锭里面最后就会变成气泡。

解决方案：根据挤压筒内衬尺寸的最小值来配置挤压垫片、定期更换挤压筒，对挤压筒、挤压垫蚀洗检查,测量挤压筒，挤压垫内、外径尺寸来配置合适的挤压垫片每班用清理垫片清理挤压筒一次，定期对挤压筒进行蚀洗。

两根铝棒相接导致空气的残留

由于两根铝棒相接而导致了空气的残留。因为两根短柱棒的表层基本上是平的，携带进去空气的概率非常小。锯切的品质直接干扰到两根短柱棒之间携带的空气数量。目前具有一种高新技术能够防止两根短柱棒相接，进行消除空气进入的可能性。

解决方案：根据型材单重、出料支数等工艺参数确定合理的棒长的铝棒。

1、机加工性能优异：

快削挤压锌铝合金易被(车、铣、拉、刨、钻等)切削加工,而综合性能又接近铅黄铜，在国际上被盛誉为“白色黄铜”。该合金可用较高的切削速度和较深的吃刀量进行切削加工,切屑易断,对刀具磨损与60/40黄铜相当,被加工零件的光洁度和精度高，加工效率达到铅黄铜的75%以上，与现有黄铜加工工艺平行对接无障碍。毛坯件无需特殊处理，可直接进行电镀或钝化处理。

2、表面处理效果佳：

适应多种电镀工艺，镀铜、镀镍、铬、锡、银以及三元合金等均可，成品件无麻点、气泡，表面光洁度与铜件镀成品是十分相近，中性盐雾试验48小时无明显腐蚀现象，电镀成品率可达98%以上。

3、冷加工性能接近铅黄铜：

机械性能接近甚至超过铅黄铜，抗压强度400~470 MPa、硬度100-140 HV、延伸率15-24%。冷折弯90度不起皱220℃——26红冲易成形不开裂无气孔无砂眼，扭力测试能达到大部分行业标准要求。

3、导电率好：

导电率与H62相近，导电率>28%（IACS），超过普通H59等铅黄铜，在电子、电工、电气等行业有着广阔的应用前景。

4、性价比高：

材料价格仅为HPb59-1的60%左右，材料比重仅为HPb59-1的70%左右。使用快削挤压锌铝合金的材料，同一个成品工件成本仅相当于铅黄铜成本的40%。在09年恶劣的经济环境中，大面积推广应用快削挤压锌铝合金，将极大缓解企业的资金压力，提升产品综合竞争力。

5、环保材料，轻松应对各国环保要求 ：

SGS权威报告表明，快削特殊锌铝合，镉(cd)<10ppm，铅（Pb）<50ppm，其它有害物如汞(Hg)、六价铬(Cr6+)、多溴联苯(PBB)、多溴二苯醚(PBDE)未检出，完全符合RoSH的环保标准。每个批次订单均可按照客户要求提供SGS检测报告以及该批次的ICP分析报告。

6、工艺平行对接；

在自动车、简易数控车等加工环境的应用，无需调整工艺可直接进行加工，制程的稳定性高，良品率可控。

冲锻、抛光、折弯、铆接等后道工艺，现在能够提供客户成熟简单的解决方案。