技術探討,精準解決鑄鋁合金零件鍍銀層脫落難題?
發布日期:2024-10-18
網站寄語:針對鑄鋁合金零件鍍銀層脫落的技術難題,我們可以從多個角度進行技術分析,并提出精準解決方案。以下是對該問題的詳細分析和解決策略:原標題:技術分析,精準解決鑄鋁合金零件鍍銀層脫落難題
鑄鋁合金零件由于具有質量輕、導電性好、鑄造成型成本低,便于加工等優點,在現代工業中得到了廣泛應用。在高壓電器產品中,導體連接部位一般都要求鍍銀,用來減少接觸電阻,應用較多的則是鑄鋁合金零件材料,但是由于鑄造工藝特性決定了其材料表面結晶粗大,組織內部氣孔、砂眼、疏松多孔等缺陷,造成鑄鋁合金零件鍍銀層結合力不良",經常出現一定比例或批量鍍層起泡、脫落現象,造成導體接觸電阻增大,從而影響了導體的導電率。因此,研究如何減少鑄鋁合金零件材料缺陷,提高鍍銀層質量的途徑,對高壓電器行業有著重要的意義。對一般的鑄鋁合金零件,除了電鍍關鍵工藝之外,零件的材料組織及結構狀況,也是鑄鋁合金零件得到良好結合力鍍層的關鍵所在。本文從微觀組織和化學成分方面進行了探討,采用不同的工藝處理方法,解決了鑄鋁合金零件鍍銀脫落的問題。
01
鑄鋁合金零件鍍層脫落原因分析
在高壓電器產品中,導體往往需要多部位鍍銀處理,由于鑄鋁合金零件自身存在的種種原因,很難保證各部位鍍層全部合格,因鑄鋁合金零件所含元素的種類和含量不同,有多相組織,表面的化學成分不均勻及致密差異很大,特別是存在微觀的鑄造縮孔、砂眼、疏松等缺陷,其鍍銀處理過程中,微孔內異物不容易清洗干凈,殘留溶液再次返出,造成鍍層起泡、脫落,零件返工率較高,而且由于毛孔現象,孔內部儲存的氣體和殘留的溶液隨著時間的延長,產生的膨脹力拼發會腐蝕周圍的金屬,滲透到表面鍍層結合部位,與金屬鋁、鋅等發生反應,產生的氫氣造成鍍層起皮、脫落等質量缺陷。雖然水洗可降低鍍層表面殘留電解液,但對于零件微觀孔隙,反復水洗方法效果不太明顯。
02
試驗方案鍍銀主要工序為:脫脂一堿侵蝕一酸洗一浸鋅一鍍銅一預鍍銀一鍍銀。圖1是GIS產品用于導體連接的中間觸座,材質是ZL101A,圖樣要求三個部位鍍銀處理,分別標識為A區、B區和C區,該件多次鍍銀處理后鍍層依然起泡,查看零件起泡部位可見明顯小砂限(見圖2),經分析是零件微孔內存在異物,為了阻止零件內的溶液滲出影響后續鍍層的結合力,方案一是零件在脫脂前,首先對零件進行加熱烘烤,目的是:(1)把零件微孔內的氣體排除掉;(2)將微孔內殘留的電解液蒸發干凈,以防止微孔溶液向外滲透,從而保證鑄鋁合金零件后期鍍層結合力,把零件放入烘箱內,經過170C、2h的加溫烘烤后,再按照以上鍍銀工藝流程進行處理,分別檢查A區、B區和C區三個部位的鍍銀質量情況,發現B區和C區銀層有所改善,沒有出現起泡現象,而A區鍍銀層依然起泡,可見起泡部位都出現在同一鍍銀面上。
試驗方案二
對以上觸座三個鍍銀面分別取樣,進行化學成分和微觀組織分析。1化學成分分析采用光譜儀對樣件的化學成分進行檢測,檢測結果顯示,其材質成分符合ZL101的[敏感詞]標準,是合格的。2金相分析按照《JB/T7946.3鑄造鋁合金針孔》在放大200倍的金相顯微鏡下,分析A、B、C三處的針孔度。金相圖片見下圖所示。
03
解決方案
圖3(a)、(b)、(C)是零件A、B、C三個區域的組織形貌照片,從圖3(a)可看出,A處針孔直徑為0.9mm,組織最為疏松,針孔較多較大,B處[敏感詞]針孔直徑為0.3mm,組織存在小針孔,C處[敏感詞]針孔直徑為0.15mm,組織較為致密。可見,零件鍍銀層起泡與其材質致密性有很大關系,A處本身材質較為疏松,針孔、砂眼較多,那么經過電鍍處理后,進入微孔內溶液不容易清洗干凈,孔內部殘留溶液慢慢滲出,造成鍍層起泡、脫落等質量問題。通過和鑄造專業人員一起對零件起泡部位進行分析得知,A區域是零件鑄造期間的澆冒口,存在較多夾渣、窩流、縮孔、化學成分偏析等不可避免的缺陷。解決方法是零件鑄造期間對A區域冒口結構進行改進,如圖4所示:1)減少冒口與鍍銀面的接觸面積,將鍍銀面的40%與冷鐵接觸,余下的鍍銀面積與冒口接觸;2)將砂芯(與冒口接觸部分)用絕熱填充,將金屬型(與冒口接觸部分)鉆許多孔,孔內填充絕熱材料。采取以上方法是使較大熱容量聚集在澆冒口部位并均勻散熱,以減少鍍銀面與冒口接觸面積,達到鍍銀面快速冷卻而冒口又能實現充分補縮的目的,從而降低A區域產生針孔、砂眼等不利因素。
采用以上方案后,重新鑄造加工一批零件,按照鍍銀工藝流程進行處理,試驗結果得到的鍍層比較致密、光亮,沒有出現起泡脫落情況。零件鍍銀后質量合格情況統計見表1。
從12統計結果看出,對于鑄鋁合金零件采用方案一與方案二二處理后,鍍銀層合格率有較大提高,雖然增加了零件成本,但降低了零件廢品率,解決了生產難題,總的經濟效益還是明顯的。個別零件螺紋部位起泡,分析是防護螺堵沒有擰緊,溶液清洗不干凈所致。
04
結論
通過對零件材料的分析以及試驗驗證,得出解決鑄鋁合金零件鍍銀層質量問題的措施:1、鑄鋁合金零件鍍銀處理前增加--道加熱烘烤工序,以消除零件內部異物、氣流等不利因素的產生。2、鑄鋁合金零件澆冒口盡量不放在鍍銀面上,受零件結構的限制,在澆冒口不能避開鍍銀面的情況下,減少冒口與鍍銀面的接觸面積,使得澆冒口具有較大熱容量,降低澆冒口鍍銀面產生針孔、砂眼的不利因素,從而提高鍍銀層結合力。
PS:本篇文章來自網絡,作者為周瑛張紅軍等,文章原標題:技術分析,精準解決鑄鋁合金零件鍍銀層脫落難題。
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