導(dǎo)致同一種鎂合金壓鑄不同部件,使用同一種鈍化劑后耐腐蝕性差異較大的原因,主要可以歸結(jié)為以下幾個(gè)方面:
一,壓鑄工藝參數(shù)差異:
模具溫度: 不同部件的模具溫度可能不同。溫度影響金屬液的充型、凝固速度和冷卻速率。冷卻速率慢可能導(dǎo)致晶粒粗大、偏析(如β相分布不均)或形成更多孔隙,這些都會(huì)降低耐蝕性。
注射速度/壓力: 充型速度和壓力影響金屬液的流動(dòng)狀態(tài)、卷入氣體的量以及凝固組織。高速高壓可能導(dǎo)致卷氣、湍流,形成更多氣孔、冷隔或氧化夾雜物,成為腐蝕的起點(diǎn)。
保壓時(shí)間/壓力: 影響鑄件凝固收縮時(shí)的補(bǔ)縮效果。保壓不足會(huì)導(dǎo)致縮松、縮孔等內(nèi)部缺陷,破壞材料的連續(xù)性,成為腐蝕通道。
冷卻時(shí)間: 影響鑄件出模時(shí)的溫度和組織狀態(tài),進(jìn)而影響后續(xù)的殘余應(yīng)力和微觀組織。
熔煉溫度/時(shí)間: 雖然同批材料,但不同部件壓鑄時(shí)熔煉爐的狀態(tài)(溫度、時(shí)間)可能略有差異,影響熔體純凈度(氧化物、熔劑夾雜)和元素?zé)龘p,導(dǎo)致成分微觀不均。
部件幾何形狀與結(jié)構(gòu)復(fù)雜性:
壁厚差異: 厚壁件冷卻慢,晶粒粗大,偏析傾向更嚴(yán)重,內(nèi)部缺陷(如縮松)風(fēng)險(xiǎn)更高。薄壁件冷卻快,晶粒細(xì)小,但可能因充型困難產(chǎn)生冷隔、欠鑄或表面質(zhì)量差。
復(fù)雜程度: 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的部件(如深腔、窄槽、細(xì)長(zhǎng)筋、密集散熱片)更容易導(dǎo)致:
充型不良: 形成冷隔、欠鑄區(qū)域。
卷氣/夾渣: 氣體和熔渣不易排出,滯留在死角。
冷卻不均: 導(dǎo)致殘余應(yīng)力分布不均。
后續(xù)處理困難: 噴丸清理、酸洗、水洗、鈍化時(shí),藥液在復(fù)雜區(qū)域的流動(dòng)性、交換性差,導(dǎo)致清洗不徹底、鈍化膜覆蓋不均勻或厚度不足。死角、縫隙處容易藏匿污染物或鈍化不良。
二,表面狀態(tài)與預(yù)處理差異:
脫模劑殘留: 不同部件或不同模具位置,脫模劑的噴涂量、均勻性、殘留量可能不同。殘留的脫模劑(尤其是硅基)會(huì)嚴(yán)重阻礙鈍化劑與鎂合金基體的有效接觸和反應(yīng),導(dǎo)致局部鈍化失敗。
噴丸/噴砂處理: 如果進(jìn)行了表面清理(去除氧化皮、脫模劑殘留、毛刺),不同部件或同一部件的不同區(qū)域,噴丸/噴砂的強(qiáng)度、覆蓋率、均勻性可能不同。這會(huì)影響表面粗糙度、清潔度和活化狀態(tài),進(jìn)而影響鈍化膜的均勻性和附著力。過(guò)度噴丸可能引入嵌入的雜質(zhì)或造成表面損傷。
酸洗/活化: 酸洗的濃度、溫度、時(shí)間控制不嚴(yán)格,或部件在酸洗槽中放置位置不同導(dǎo)致接觸不均,會(huì)造成表面活化程度不一致。活化不足的區(qū)域鈍化反應(yīng)弱;活化過(guò)度的區(qū)域可能表面粗糙度高或產(chǎn)生過(guò)腐蝕點(diǎn)。
清洗質(zhì)量: 水洗不徹底,特別是復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部殘留酸液、鹽分或其他污染物,會(huì)直接影響鈍化效果和鈍化膜質(zhì)量。
三,鈍化工藝過(guò)程控制:
槽液狀態(tài): 鈍化液在使用過(guò)程中有效成分會(huì)消耗,pH值、溫度會(huì)變化,雜質(zhì)離子(如Fe3?, Cl?, SO?2?)會(huì)積累。不同批次處理的部件,或者同一槽液處理但處理時(shí)間間隔較長(zhǎng)的部件,接觸到的槽液“新鮮度”和成分可能不同。
處理時(shí)間/溫度: 工藝參數(shù)(時(shí)間、溫度)的波動(dòng)或控制不精準(zhǔn),直接影響鈍化膜的厚度、致密性和成分。
攪拌/循環(huán): 鈍化槽內(nèi)溶液的攪拌或循環(huán)不足,會(huì)導(dǎo)致局部濃度不均、溫度分層,使得不同位置或不同部件表面的成膜條件不一致。復(fù)雜部件內(nèi)部尤其受影響。
掛具/接觸點(diǎn): 部件在掛具上的接觸點(diǎn)位置不同,可能導(dǎo)致電流分布不均(如果是電化學(xué)鈍化)或溶液接觸差異。接觸點(diǎn)本身也可能被屏蔽,導(dǎo)致該區(qū)域鈍化不良。
水洗與干燥: 鈍化后水洗不充分(殘留鈍化液)或干燥不徹底(殘留水分),可能導(dǎo)致鈍化膜局部溶解、污染或產(chǎn)生水痕,影響耐蝕性。
四,材料本身的微觀不均一性:
偏析: 即使同爐合金,在壓鑄凝固過(guò)程中,不同位置(如表面與心部、厚壁與薄壁交界處)的溶質(zhì)元素(如Al, Zn, RE)和雜質(zhì)元素(如Fe, Ni, Cu)分布可能不均勻。雜質(zhì)元素富集的區(qū)域會(huì)成為強(qiáng)烈的陰極性雜質(zhì)點(diǎn),嚴(yán)重加速局部腐蝕。β相(Mg??Al??)的分布、尺寸、連續(xù)性對(duì)耐蝕性至關(guān)重要,其分布不均會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)不均勻。
缺陷分布: 氣孔、縮孔、夾雜物、冷隔等缺陷在不同部件中的數(shù)量、大小、分布位置不同。這些缺陷是鈍化膜的薄弱點(diǎn)或直接暴露基體,成為優(yōu)先腐蝕的通道。
五,后續(xù)使用或測(cè)試環(huán)境:
裝配應(yīng)力: 不同部件在裝配時(shí)可能承受不同的機(jī)械應(yīng)力(如壓配、螺栓緊固),應(yīng)力會(huì)加速腐蝕。
接觸環(huán)境: 部件在整機(jī)中的位置不同,接觸的介質(zhì)(濕度、鹽霧、其他金屬、密封材料滲出的物質(zhì))可能不同。
電偶腐蝕風(fēng)險(xiǎn): 如果與其他金屬(尤其是電位較高的金屬如鋼、銅合金)連接,且絕緣設(shè)計(jì)不良,不同部件可能面臨不同的電偶腐蝕驅(qū)動(dòng)力。
總結(jié)來(lái)說(shuō),主要原因在于:
壓鑄過(guò)程 本身引入了組織(晶粒、相、缺陷)和成分(偏析)的不均勻性,且這種不均勻性因部件幾何形狀、模具和工藝參數(shù)的差異而放大。
表面預(yù)處理(脫模劑清除、噴丸、酸洗、清洗)的質(zhì)量和均勻性對(duì)鈍化效果至關(guān)重要,復(fù)雜部件尤其難以保證一致性。
鈍化工藝過(guò)程 的控制(槽液管理、參數(shù)控制、攪拌、掛具)直接影響鈍化膜的均勻性和質(zhì)量。
材料微觀不均(偏析、雜質(zhì)、缺陷)在壓鑄件中普遍存在,且分布隨機(jī)。
解決思路:
嚴(yán)格控制壓鑄工藝: 優(yōu)化模具溫度、注射參數(shù)、保壓壓力和時(shí)間、冷卻條件,盡量減少缺陷和偏析,提高組織均勻性。
強(qiáng)化表面預(yù)處理:
確保脫模劑清除徹底(選擇合適的清洗劑和工藝)。
保證噴丸/噴砂處理的均勻性和一致性。
嚴(yán)格控制酸洗/活化工藝參數(shù),確保表面活化狀態(tài)均勻。
加強(qiáng)水洗,特別是復(fù)雜部件的內(nèi)部,確保無(wú)殘留。
優(yōu)化鈍化工藝:
加強(qiáng)槽液管理(定期分析、補(bǔ)加、過(guò)濾或更換)。
精確控制溫度、時(shí)間等參數(shù)。
加強(qiáng)槽液攪拌或循環(huán),確保濃度和溫度均勻。
優(yōu)化掛具設(shè)計(jì),減少屏蔽效應(yīng),確保良好接觸。
保證鈍化后充分水洗和徹底干燥。
加強(qiáng)過(guò)程檢驗(yàn): 對(duì)關(guān)鍵部件或易出問(wèn)題的區(qū)域進(jìn)行鈍化膜質(zhì)量抽檢(如點(diǎn)滴試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)對(duì)比)。
考慮部件設(shè)計(jì): 在設(shè)計(jì)階段就考慮防腐蝕性,避免過(guò)大的壁厚差異、難以清洗和鈍化的死角結(jié)構(gòu)。
即使使用相同的材料和鈍化劑,壓鑄和后續(xù)處理過(guò)程中的諸多變量都會(huì)顯著影響最終部件的耐腐蝕性能。要獲得一致且良好的耐蝕性,必須對(duì)整個(gè)工藝流程(從壓鑄到鈍化后處理)進(jìn)行嚴(yán)格而精細(xì)的控制。