表面處理是提升鋅合金壓鑄件性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié),通過在零件表面形成保護(hù)層或改變表面結(jié)構(gòu),可顯著改善其耐腐蝕性、耐磨性、美觀性等。
?
一、表面處理對耐腐蝕性的影響
鋅合金化學(xué)性質(zhì)活潑,在潮濕環(huán)境中易與氧氣、水、酸堿等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)致腐蝕。表面處理可通過隔絕腐蝕介質(zhì)或改變表面電化學(xué)性質(zhì),大幅提升耐蝕性。
電鍍處理
鍍鋅 / 鎳 / 鉻:在零件表面沉積一層金屬鍍層,形成物理屏障。例如,鍍鋅層(厚度 5-15μm)可通過犧牲陽極保護(hù)作用(鋅比鐵活潑,優(yōu)先腐蝕)保護(hù)基體;鍍鎳鉻(鎳層 8-15μm + 鉻層 0.2-0.5μm)則憑借致密的氧化膜隔絕腐蝕介質(zhì),鹽霧測試(中性鹽霧 48-96h)后表面無明顯銹蝕。
影響機(jī)制:鍍層厚度均勻性和結(jié)合力是關(guān)鍵,若鍍層存在孔隙或結(jié)合不良,腐蝕介質(zhì)易滲透至基體,導(dǎo)致 “鼓泡” 或 “生銹”。
噴涂處理
粉末噴涂 / 油漆噴涂:形成厚度 20-100μm 的有機(jī)涂層,隔絕水和氧氣。例如,環(huán)氧樹脂粉末涂層耐鹽霧性能可達(dá) 1000h 以上,且具有良好的耐候性(抗紫外線老化)。
影響機(jī)制:涂層的附著力和完整性至關(guān)重要,若噴涂前表面油污、氧化皮未清理干凈,易出現(xiàn)涂層脫落。
鈍化處理
鉻酸鹽鈍化:傳統(tǒng)六價鉻鈍化形成彩虹色鈍化膜(厚度 0.5-1μm),通過生成難溶性鉻酸鹽保護(hù)膜提高耐蝕性,鹽霧測試 24h 無白銹;但六價鉻有毒,逐漸被淘汰。
無鉻鈍化:采用鈦鹽、鋯鹽或硅烷處理,形成納米級保護(hù)膜,耐蝕性接近鉻酸鹽鈍化(鹽霧測試 24-48h 無白銹),環(huán)保性更佳。
二、表面處理對耐磨性的影響
鋅合金硬度較低(HB 80-120),在摩擦場合易磨損,表面處理可通過提高表面硬度或減少摩擦系數(shù)改善耐磨性。
電鍍硬鉻:鉻鍍層硬度可達(dá) HV 800-1200,顯著提升表面耐磨性,適用于需要滑動摩擦的零件(如鉸鏈、齒輪),磨損量可比未處理件降低 70% 以上。
化學(xué)鍍鎳磷:沉積非晶態(tài)鎳磷合金層(硬度 HV 500-700,經(jīng)熱處理后可達(dá) HV 1000),表面光滑且摩擦系數(shù)低(0.1-0.2),常用于壓鑄模具或耐磨零件,使用壽命延長 3-5 倍。
微弧氧化:在鋅合金表面通過高壓放電形成陶瓷層(厚度 10-50μm,硬度 HV 1000-1500),耐磨性優(yōu)異,適用于高端汽車配件,但工藝成本較高。
三、表面處理對外觀與裝飾性的影響
表面處理可賦予零件多樣化的外觀效果,滿足不同行業(yè)的審美需求。
電鍍裝飾鉻 / 仿金:鍍鉻可呈現(xiàn)鏡面光亮效果,仿金電鍍(銅鋅合金)可模擬黃金色澤,常用于衛(wèi)浴配件、工藝品,提升產(chǎn)品附加值。
陽極氧化(鋅合金特殊陽極氧化):通過電化學(xué)氧化形成多孔氧化膜,可染色或封孔處理,實現(xiàn)彩色外觀(如黑色、古銅色),適用于裝飾性零件。
PVD(物理氣相沉積):沉積氮化鈦(TiN)、碳化鈦(TiC)等薄膜,呈現(xiàn)金色、銀色等金屬光澤,且硬度高、耐磨性好,常用于高端電子產(chǎn)品外殼。
四、表面處理對電學(xué)與熱學(xué)性能的影響
導(dǎo)電電鍍:鍍銀、鍍銅可提高零件表面導(dǎo)電性,適用于電子連接器,接觸電阻可降低至 0.01Ω 以下,確保電流傳輸穩(wěn)定。
絕緣噴涂:噴涂絕緣漆(如聚酰亞胺)形成絕緣層(厚度 50-100μm),絕緣電阻可達(dá) 10^12Ω 以上,用于防止電子元件短路。
散熱處理:陽極氧化或電鍍金屬(如鋁、銅)可提高表面熱導(dǎo)率,幫助電子元件散熱,熱擴(kuò)散速率提升 20%-30%。
五、表面處理對力學(xué)性能與內(nèi)應(yīng)力的影響
噴丸處理:通過高速彈丸撞擊表面,產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力(-200 至 - 400MPa),提高零件抗疲勞強(qiáng)度(疲勞壽命延長 50% 以上),適用于承受振動的零件(如汽車懸掛件)。
去應(yīng)力退火 + 表面處理:若零件存在內(nèi)應(yīng)力(壓鑄過程中冷卻不均導(dǎo)致),表面處理前需進(jìn)行退火(180-220℃保溫 2h),否則可能因應(yīng)力釋放導(dǎo)致鍍層開裂。
鍍層內(nèi)應(yīng)力:電鍍鎳、鉻時可能產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力(拉應(yīng)力或壓應(yīng)力),若應(yīng)力過大,會導(dǎo)致鍍層開裂或脫落,需通過添加劑(如應(yīng)力抑制劑)調(diào)控。