薄壁镁合金压铸件表面缺陷分析及工艺优化

梁 丽

（1.天津东义镁制品股份有限公司；.天津市镁合金型材挤压成型技术企业重点实验室，天津 301721）

薄壁镁合金作为手机和笔记本配件最主要的材料，在压铸的过程中很容易出现气泡、白点和黑色絮状物，会对产品的美观造成影响，也会影响产品的整体使用寿命［2］。为了能够深入的研究薄壁镁合金压铸件表面缺陷产生的主要原因，总结经验，通过对薄壁镁合金压铸件表面出现缺陷的情况进行综合试验，提出相应的解决策略，有效提高薄壁镁合金压铸件的生产过程的质量控制。

1 案例介绍

某厂采用AZ910 镁合金，利用压铸件工艺生产笔记本电脑和手机结构件，整体壁厚在0.5～1.5 mm 之间，在压铸件的过程中，通过磷化处理，然后进行烤漆。磷化厚度，在0.7～1.3 μm 之间，烤漆的厚度在20 μm。采用压铸生产时，不论是模具设计还是工艺参数的选择都有一定的难度，特别是对于薄壁铸件，既要满足铸件充填的完整性，又要保证铸件具有良好的性能。面漆颜色包括银灰色以及黑色两种，但是在部分压铸件生产的过程中会出现1 mm 左右的气泡。经过磷化处理后会在侧面出现白色斑点状，严重影响了镁合金压铸件的表面外观整体性，还会对企业造成严重的经济损失。但是目前镁合金压铸成形的相关研究主要集中在各工艺参数对镁合金熔体充型能力的影响、成形工艺参数对铸件组织和力学性能的影响、压铸件充型与凝固过程的模拟分析。

为此从结构件选取恰当的式样，利用扫描电镜对气泡白点以及黑色絮状物等表面缺陷进行深入的分析，采用kevex 型能谱仪对缺陷处学元素构成进行分析，判断少量气泡区内物质，同时采用BIO-RAD-FIS165 傅里叶红外光谱仪对物质的种类进行确定。利用SIC 砂纸将白点试样磷化膜打磨抛光后利用SEM 观察显微镜，对缺陷组织进行全面观察。

2 试验的结果

2.1 气泡形成的原因

根据对面漆表面进行分析，能够发现碳、氧、硅、铝、钾等元素在压铸的过程中会与机壳面漆形成化学反应，生成石墨、铝粉、氧化物等，这样就导致面漆的使用性能出现明显差异。

大多数气泡呈现椭圆形状态，内部疏松粗糙，边缘明显突出，圆面漆会出现剥离状态。在该表面处的横截位置有突出物存在，颜色呈现黑色，这说明在压铸的过程中有杂物进入到了面漆内。由此可见气泡产生的主要原因就是面漆自身的组成以及强度不同而引起的，通过对气泡物质进行测定能够发现，气泡物质主要是MgO 夹杂物而引起的。

因为镁铝合金在冶炼的过程中非常容易形成MgO夹杂物，尽管MgO 与水不溶，但是也能够在空气中大量吸收水分，形成Mg（OH）2在吸收水分之后，MgO 的体积会膨大，导致材料表面的粗糙度受到严重影响，甚至产生爆裂的可能。

2.2 白点形成的主要原因

经过SEM 观察发现，白点处主要呈现为凹坑状态，这是因为磷化膜在成膜时没有提高质量，白点区的铝质量分数比其他区域的更低，如果将磷化膜去掉之后，对组织结构进行观察能够发现，在合金平衡的状态下，会首先析出α 相和共晶组织，但是在薄壁镁合金，压铸石，冷却速度非常快，导致先析出的α 相与周围的连续组织环绕，会产生大块的α 相，这是因为局部冷却速度慢，造成共晶发达离异，或者是合金含量偏低而影响的，经过磷化改造之后膜的形成和长大过程属于置换反应，因为置换反应首先发生在共青组织位置，即磨的成盒会与共晶组织共同长大，但是α 相会导致共青组织连续性破坏，造成膜重合出现明显间断的情况。

2.3 黑色絮状物产生的原因

经过SEM 观察能够发现黑色虚状物主要为白色疏松絮状物凸起，因为该处的氧含量非常高，在薄壁镁合金磷化之后，其抗腐蚀性能与磷化膜的致密度和环境变化具有非常密切的关联，由于温度的变化距离，所以会在注压件的表面产生异常，氧离子，铝离子的水膜，而这层腐蚀介质并不会对磷化膜造成影响，但是如果磷化膜出现明显缺陷时，膜表面的腐蚀介质就会使得机体出现腐蚀性，而腐蚀产物会生成MgO 和氯化镁。导致MgO 吸收水分，形成Mg（OH）2严重影响薄壁镁合金压铸件表面的平整性。

3 结 论

为了能够更好的提高薄壁镁合金压铸件工艺，必须要对相关的工艺参数进行明显优化［3］。例如，当浇筑温度升高时，会导致气体中的金属液浓度增加，造成卷气程度明显上升，而另一方面如果金属液在凝固的过程中出现收缩增大，逐渐收缩等缺陷，也会导致缺陷问题，所以必须要降低浇筑的温度，要增加快压射速度，经过综合分析显示所设定的焦度温度，如果在620 ℃左右，慢压射速度在0.2 m/s 左右时，其模具压铸效果能够有效改善金属液卷气和回流的作用，对压铸件不会产生明显影响。

其次压铸件由于缩孔和缩松的过程中溢流槽会起到补缩作用，对于笔记本电脑外壳压铸时溢流槽并没有起到很好的效果，而如果在压铸件凝固的过程中，通过施加压力可以促进金属液快速凝固，能够避免后部，位置出现缩孔缩松等情况。通过对逐渐施加恰当的压力，在通行时间为0.0164 s 时进行施压，增加时间在凝固后持续3～5 s，能够有效解决逐渐缩孔和缩松的问题。

4 结 语

总而言之，薄壁镁合金出现气泡的原因是因为镁铝合金中，由于MgO 夹杂物吸收大量的水分之后，会生成Mg（OH）2，造成体积膨胀，先析出的α 相异常膨大也会造成组织连续性破坏，导致磷化膜形成不均匀，引起铸件表面白点等问题。如果硬化膜不连续或者封孔处理，效果不理想，也会导致压铸件表面产生大量的黑色絮状物，为有效解决这些问题可以提高快压射速度或者降低浇注温度，减少金属液回流，避免夹杂缺陷等问题，还可以采用施加压力的方式，确保经高压凝固，有效改善缩孔缩松的缺陷。