梁 麗

（1.天津東義鎂制品股份有限公司；.天津市鎂合金型材擠壓成型技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 301721）

薄壁鎂合金作為手機(jī)和筆記本配件最主要的材料，在壓鑄的過(guò)程中很容易出現(xiàn)氣泡、白點(diǎn)和黑色絮狀物，會(huì)對(duì)產(chǎn)品的美觀造成影響，也會(huì)影響產(chǎn)品的整體使用壽命［2］。為了能夠深入的研究薄壁鎂合金壓鑄件表面缺陷產(chǎn)生的主要原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)薄壁鎂合金壓鑄件表面出現(xiàn)缺陷的情況進(jìn)行綜合試驗(yàn)，提出相應(yīng)的解決策略，有效提高薄壁鎂合金壓鑄件的生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。

1 案例介紹

某廠采用AZ910 鎂合金，利用壓鑄件工藝生產(chǎn)筆記本電腦和手機(jī)結(jié)構(gòu)件，整體壁厚在0.5～1.5 mm 之間，在壓鑄件的過(guò)程中，通過(guò)磷化處理，然后進(jìn)行烤漆。磷化厚度，在0.7～1.3 μm 之間，烤漆的厚度在20 μm。采用壓鑄生產(chǎn)時(shí)，不論是模具設(shè)計(jì)還是工藝參數(shù)的選擇都有一定的難度，特別是對(duì)于薄壁鑄件，既要滿足鑄件充填的完整性，又要保證鑄件具有良好的性能。面漆顏色包括銀灰色以及黑色兩種，但是在部分壓鑄件生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)1 mm 左右的氣泡。經(jīng)過(guò)磷化處理后會(huì)在側(cè)面出現(xiàn)白色斑點(diǎn)狀，嚴(yán)重影響了鎂合金壓鑄件的表面外觀整體性，還會(huì)對(duì)企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。但是目前鎂合金壓鑄成形的相關(guān)研究主要集中在各工藝參數(shù)對(duì)鎂合金熔體充型能力的影響、成形工藝參數(shù)對(duì)鑄件組織和力學(xué)性能的影響、壓鑄件充型與凝固過(guò)程的模擬分析。

為此從結(jié)構(gòu)件選取恰當(dāng)?shù)氖綐?，利用掃描電鏡對(duì)氣泡白點(diǎn)以及黑色絮狀物等表面缺陷進(jìn)行深入的分析，采用kevex 型能譜儀對(duì)缺陷處學(xué)元素構(gòu)成進(jìn)行分析，判斷少量氣泡區(qū)內(nèi)物質(zhì)，同時(shí)采用BIO-RAD-FIS165 傅里葉紅外光譜儀對(duì)物質(zhì)的種類進(jìn)行確定。利用SIC 砂紙將白點(diǎn)試樣磷化膜打磨拋光后利用SEM 觀察顯微鏡，對(duì)缺陷組織進(jìn)行全面觀察。

2 試驗(yàn)的結(jié)果

2.1 氣泡形成的原因

根據(jù)對(duì)面漆表面進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)碳、氧、硅、鋁、鉀等元素在壓鑄的過(guò)程中會(huì)與機(jī)殼面漆形成化學(xué)反應(yīng)，生成石墨、鋁粉、氧化物等，這樣就導(dǎo)致面漆的使用性能出現(xiàn)明顯差異。

大多數(shù)氣泡呈現(xiàn)橢圓形狀態(tài)，內(nèi)部疏松粗糙，邊緣明顯突出，圓面漆會(huì)出現(xiàn)剝離狀態(tài)。在該表面處的橫截位置有突出物存在，顏色呈現(xiàn)黑色，這說(shuō)明在壓鑄的過(guò)程中有雜物進(jìn)入到了面漆內(nèi)。由此可見(jiàn)氣泡產(chǎn)生的主要原因就是面漆自身的組成以及強(qiáng)度不同而引起的，通過(guò)對(duì)氣泡物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定能夠發(fā)現(xiàn)，氣泡物質(zhì)主要是MgO 夾雜物而引起的。

因?yàn)殒V鋁合金在冶煉的過(guò)程中非常容易形成MgO夾雜物，盡管MgO 與水不溶，但是也能夠在空氣中大量吸收水分，形成Mg（OH）2在吸收水分之后，MgO 的體積會(huì)膨大，導(dǎo)致材料表面的粗糙度受到嚴(yán)重影響，甚至產(chǎn)生爆裂的可能。

2.2 白點(diǎn)形成的主要原因

經(jīng)過(guò)SEM 觀察發(fā)現(xiàn)，白點(diǎn)處主要呈現(xiàn)為凹坑狀態(tài)，這是因?yàn)榱谆ぴ诔赡r(shí)沒(méi)有提高質(zhì)量，白點(diǎn)區(qū)的鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)比其他區(qū)域的更低，如果將磷化膜去掉之后，對(duì)組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察能夠發(fā)現(xiàn)，在合金平衡的狀態(tài)下，會(huì)首先析出α 相和共晶組織，但是在薄壁鎂合金，壓鑄石，冷卻速度非?？欤瑢?dǎo)致先析出的α 相與周圍的連續(xù)組織環(huán)繞，會(huì)產(chǎn)生大塊的α 相，這是因?yàn)榫植坷鋮s速度慢，造成共晶發(fā)達(dá)離異，或者是合金含量偏低而影響的，經(jīng)過(guò)磷化改造之后膜的形成和長(zhǎng)大過(guò)程屬于置換反應(yīng)，因?yàn)橹脫Q反應(yīng)首先發(fā)生在共青組織位置，即磨的成盒會(huì)與共晶組織共同長(zhǎng)大，但是α 相會(huì)導(dǎo)致共青組織連續(xù)性破壞，造成膜重合出現(xiàn)明顯間斷的情況。

2.3 黑色絮狀物產(chǎn)生的原因

經(jīng)過(guò)SEM 觀察能夠發(fā)現(xiàn)黑色虛狀物主要為白色疏松絮狀物凸起，因?yàn)樵撎幍难鹾糠浅８?，在薄壁鎂合金磷化之后，其抗腐蝕性能與磷化膜的致密度和環(huán)境變化具有非常密切的關(guān)聯(lián)，由于溫度的變化距離，所以會(huì)在注壓件的表面產(chǎn)生異常，氧離子，鋁離子的水膜，而這層腐蝕介質(zhì)并不會(huì)對(duì)磷化膜造成影響，但是如果磷化膜出現(xiàn)明顯缺陷時(shí)，膜表面的腐蝕介質(zhì)就會(huì)使得機(jī)體出現(xiàn)腐蝕性，而腐蝕產(chǎn)物會(huì)生成MgO 和氯化鎂。導(dǎo)致MgO 吸收水分，形成Mg（OH）2嚴(yán)重影響薄壁鎂合金壓鑄件表面的平整性。

3 結(jié) 論

為了能夠更好的提高薄壁鎂合金壓鑄件工藝，必須要對(duì)相關(guān)的工藝參數(shù)進(jìn)行明顯優(yōu)化［3］。例如，當(dāng)澆筑溫度升高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氣體中的金屬液濃度增加，造成卷氣程度明顯上升，而另一方面如果金屬液在凝固的過(guò)程中出現(xiàn)收縮增大，逐漸收縮等缺陷，也會(huì)導(dǎo)致缺陷問(wèn)題，所以必須要降低澆筑的溫度，要增加快壓射速度，經(jīng)過(guò)綜合分析顯示所設(shè)定的焦度溫度，如果在620 ℃左右，慢壓射速度在0.2 m/s 左右時(shí)，其模具壓鑄效果能夠有效改善金屬液卷氣和回流的作用，對(duì)壓鑄件不會(huì)產(chǎn)生明顯影響。

其次壓鑄件由于縮孔和縮松的過(guò)程中溢流槽會(huì)起到補(bǔ)縮作用，對(duì)于筆記本電腦外殼壓鑄時(shí)溢流槽并沒(méi)有起到很好的效果，而如果在壓鑄件凝固的過(guò)程中，通過(guò)施加壓力可以促進(jìn)金屬液快速凝固，能夠避免后部，位置出現(xiàn)縮孔縮松等情況。通過(guò)對(duì)逐漸施加恰當(dāng)?shù)膲毫Γ谕ㄐ袝r(shí)間為0.0164 s 時(shí)進(jìn)行施壓，增加時(shí)間在凝固后持續(xù)3～5 s，能夠有效解決逐漸縮孔和縮松的問(wèn)題。

4 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，薄壁鎂合金出現(xiàn)氣泡的原因是因?yàn)殒V鋁合金中，由于MgO 夾雜物吸收大量的水分之后，會(huì)生成Mg（OH）2，造成體積膨脹，先析出的α 相異常膨大也會(huì)造成組織連續(xù)性破壞，導(dǎo)致磷化膜形成不均勻，引起鑄件表面白點(diǎn)等問(wèn)題。如果硬化膜不連續(xù)或者封孔處理，效果不理想，也會(huì)導(dǎo)致壓鑄件表面產(chǎn)生大量的黑色絮狀物，為有效解決這些問(wèn)題可以提高快壓射速度或者降低澆注溫度，減少金屬液回流，避免夾雜缺陷等問(wèn)題，還可以采用施加壓力的方式，確保經(jīng)高壓凝固，有效改善縮孔縮松的缺陷。