Al secondo o terzo lotto di produzione di tappi per profumi, i pezzi placcati escono dalla linea in perfette condizioni, poi la superficie inizia a formare bolle poco dopo. Una telefonata va alla fonderia di pressofusione, e la risposta è: “La placcatura è stata eseguita male.” Poi il reparto di placcatura dice: “I pezzi pressofusi avevano già porosità. Non ha nulla a che fare con noi.” Entrambe le parti sembrano plausibili, e nessuna accetta la responsabilità.
Quando ciò accade, le persone che non conoscono il processo solitamente finiscono bloccate nel mezzo mentre entrambe le parti si rimpallano la colpa. Per la formazione di bolle, sia la pressofusione che la placcatura possono creare rischi nascosti. Ma la forma, la posizione e la distribuzione in lotti delle bolle non sono le stesse. Una volta presentate le prove, il lato responsabile diventa chiaro, se sai quali dettagli controllare.
Come appaiono le bolle — L'aspetto è il primo passo per assegnare la responsabilità
Quando arrivano pezzi con bolle, non iniziare subito a discutere. Per prima cosa, prendi una lente d'ingrandimento e osserva attentamente le bolle.
La bolla stessa contiene informazioni utili. Le bolle causate dalla pressofusione sono solitamente più in rilievo, con pareti più spesse. Spesso appaiono dove lo spessore della parete cambia, come l'angolo tra la superficie superiore e la parete laterale di untappo di profumo, o alla radice delle nervature interne. Dopo la rottura della bolla, l'area esposta sottostante mostra un substrato di lega di zinco grigio-bianco con una struttura spugnosa o dendritica. Questo è un segno che il gas è rimasto intrappolato sotto la pelle durante la pressofusione. Le bolle legate alla placcatura sono l'opposto. Sono spesso più piatte, più dense e con pareti più sottili, con una distribuzione più uniforme. Dopo la rottura, gli strati di placcatura si separano, mentre il substrato sottostante rimane liscio.
Anche il fattore tempo aiuta. La vera formazione di bolle causata da una scarsa adesione della placcatura di solito appare entro 24-72 ore dalla placcatura. In alcuni casi, si manifesta dopo il test in nebbia salina. Se l'ispezione in uscita era normale e la formazione di bolle è apparsa solo dopo che la spedizione ti ha raggiunto, sospetta prima l'elevato calore e umidità nel container oceanico o il fallimento dell'adesivo di assemblaggio. Questa è una falsa formazione di bolle e non è un difetto di placcatura. Il limite di 72 ore è una regola pratica del settore, non un limite standard rigido, ma è molto efficace nella risoluzione dei problemi reali.
Esiste anche un metodo di screening più diretto. Tagliare una griglia a croce sul bordo della bolla con un taglierino, applicare del nastro adesivo e tirarlo via bruscamente. Se l'intero strato placcato si stacca ed espone una superficie di zinco grigio-bianca, si tratta di vera formazione di bolle. Se solo lo strato superiore o la lacca trasparente si staccano e lo strato di nichel-cromo sottostante è ancora lucido, si tratta di falsa formazione di bolle. Questo criterio deriva da un uso esteso nell'industria dei metodi di adesione a griglia a croce nelle norme ASTM B571 e GB/T 9286. Le norme stesse testano l'adesione, ma il settore le utilizza ampiamente per distinguere la vera formazione di bolle dalla falsa formazione di bolle.
Rischi Nascosti dalla Pressofusione: Porosità Sottosuperficiale e Giunzioni Fredde
Il problema più grande della pressofusione è la porosità subsuperficiale.
Nella pressofusione in lega di zinco a camera calda, lo zinco fuso è solitamente controllato a 415-430 °C e la temperatura dello stampo è mantenuta a 150-220 °C. La velocità di riempimento è estremamente elevata. L'aria intrappolata dal metallo fuso nello stampo, insieme al vapore dell'umidità dell'agente distaccante, può essere sigillata dalla pelle rapidamente raffreddata e congelata a una profondità di 0,1-0,5 mm sotto la superficie. Questo è un soffio sottosuperficiale—un vuoto interno formato quando il metallo fuso intrappola gas durante la pressofusione. Prima della placcatura, la superficie può apparire intatta. Ma una volta che il pezzo viene riscaldato nel bagno di nichel o cromatura, il gas nel poro si espande e spinge la placcatura verso l'alto formando una bolla. Nell'industria, questo è chiamato degassamento.
Esiste anche un'area grigia nella catena di processo. I pezzi pressofusi costituiscono naturalmente uno strato superficiale denso—uno strato compatto a grana fine creato dal rapido raffreddamento sulla superficie nello stampo. Se la lucidatura è troppo aggressiva e attraversa quello strato, la zona porosa sottostante viene esposta. Una volta che la soluzione di placcatura la penetra, il riscaldamento successivo causerà la formazione di bolle. È colpa della pressofusione o della placcatura? Appartiene alla fase intermedia di lucidatura, ma la causa principale è ancora il livello di porosità della pressofusione stessa.
La chiusura a freddo è un altro rischio della pressofusione, ed è più nascosta della porosità. Una chiusura a freddo è una giunzione formata quando due fronti di flusso metallico si incontrano a una temperatura troppo bassa e non riescono a fondersi completamente. La superficie può sembrare coperta, ma in realtà c'è uno spazio sottostante. Queste parti a volte possono passare con un rivestimento a spruzzo o vernice, ma si formano bolle una volta placcate. C'è una comprensione comune nel settore: una pressofusione che è abbastanza buona per la vernice non è sempre abbastanza buona per la placcatura.
Anche la selezione del materiale è importante. La resa media di placcatura per le fusioni in lega di zinco è del 70-85%, che è di 15-20 punti percentuali inferiore rispetto ai pezzi in rame. Una ragione è che la lega di zinco è un substrato più reattivo. Anche all'interno delle leghe di zinco, lo Zamak 3 mantiene il contenuto di rame al di sotto dello 0,1%, quindi la reazione di spostamento durante la placcatura è più stabile e l'adesione del rivestimento è migliore. Lo Zamak 5 contiene circa l'1% di rame. In quella lega, il rame si segrega in fasi ricche di rame all'interno della matrice di zinco. Durante l'attivazione acida, queste fasi formano micro-celle galvaniche che accelerano la corrosione localizzata del substrato e l'adesione della placcatura diminuisce significativamente. Secondo ASTM B86-18, entrambe le leghe mantengono il piombo al di sotto dello 0,005%, quindi la principale differenza nella placcabilità tra Zamak 3 e Zamak 5 è il rame—non il piombo, nonostante ciò che dicono alcuni operatori esperti. L'eccesso di piombo diventa un rischio separato solo quando vengono utilizzati materiali riciclati di bassa qualità o lingotti di zinco di origine sconosciuta.
Rischi Nascosti dalla Placcatura: Pretrattamento e Adesione del Rivestimento
La prima regola sul lato della placcatura è semplice: la lega di zinco deve avere una pre-ramatura. Se questo passaggio viene saltato, la formazione di bolle diventa molto probabile.
Lo zinco è un metallo attivo, con un potenziale di elettrodo standard di -0.76V. Se va direttamente in un bagno di nichel acido, si verifica una forte reazione di spostamento. Uno strato di rame per immersione o nichel per immersione, poco aderente, si forma prima sulla superficie dello zinco. Un deposito per immersione è un deposito poco aderente che si forma quando lo zinco sposta gli ioni metallici nel bagno di placcatura. Qualsiasi deposito successivo si posa su quello strato instabile. La sequenza corretta è applicare prima un pre-ramatura al cianuro o un pre-ramatura alcalina senza cianuro, formando uno strato di transizione denso, quindi passare al rame acido per l'accumulo, e infine alla nichelatura e cromatura. Questo passaggio di pre-ramatura non può essere saltato. Se viene saltato, la formazione di bolle non è una questione di probabilità. È un risultato 100%.
Anche lo spessore del pre-ramatura è importante. ASTM B832 e MIL-C-14550 specificano uno spessore di pre-ramatura al cianuro di 0,5-2,0 μm. Per le fusioni in zinco pressofuso, si raccomanda almeno 1,0 μm e la copertura deve essere completa senza superficie di zinco esposta. Un problema comune nel settore è che alcune officine di placcatura riducono il tempo di pre-ramatura da 3 minuti a 1 minuto per risparmiare sui costi, lasciando lo spessore inferiore a 1 μm. Quindi la soluzione di rame acido penetra nei pori fino al substrato di zinco. Lo zinco viene attaccato dall'acido e genera gas idrogeno. La pressione dell'idrogeno spinge lo strato di rame verso l'alto in una grande bolla. Quando viene tagliato, lo strato di rame è arcuato su una grande cavità e lo zinco sottostante è già stato corroso.
Due dettagli aggiuntivi sono spesso trascurati. Il primo è l'ingresso sotto tensione (live entry), il che significa che la corrente viene attivata prima che il telaio entri in contatto con la soluzione di placcatura. Se il telaio tocca la soluzione prima che venga applicata l'alimentazione, lo zinco rimarrà nel bagno di sale di rame e formerà da solo uno strato di rame per spostamento, che è un'adesione falsa. Indipendentemente dallo spessore della placcatura successiva, essa rimane non supportata. Il secondo è l'acido utilizzato per l'attivazione. I processi più vecchi utilizzano acido solforico diluito, ma l'acido solforico attacca rapidamente la lega di zinco. Un'immersione extra di 30 secondi può sovra-incidere la superficie e creare uno strato polveroso e non aderente. Le officine di placcatura professionali sono passate a sistemi a base di fluoruri come l'acido fluoroborico o il bifluoruro di ammonio. Questi sono più delicati sulla lega e forniscono un'inibizione della corrosione integrata, con una finestra di processo più ampia. Se chiedi a un'officina di placcatura quale acido usano per l'attivazione e la risposta è acido solforico, questo è un segnale di avvertimento.
Il sistema di placcatura rame-nichel-cromo è una struttura a strati ed è altamente sensibile a qualsiasi strato mancante o debole. Il cromo decorativo è molto sottile, con uno spessore di 0,25-0,5 μm. Lo strato di nichel è il corpo principale, con uno spessore di 10-15 μm. La pre-ramatura è la base, con uno spessore di 1-3 μm. Se uno strato fallisce, l'intero sistema di placcatura diventa instabile. La risoluzione dei problemi sul lato della placcatura significa verificare se ogni strato è completo, se lo spessore è quello desiderato e se è stato utilizzato l'ingresso in tensione.
Risoluzione dei Problemi in Tre Fasi: Controllare la Posizione, Tagliare la Sezione Trasversale, Rivedere i Lotti
Quando arrivano pezzi con bolle, non affrettarti ad assegnare la colpa. Segui questi tre passaggi. Nella maggior parte dei casi, ti diranno se il problema appartiene alla fonderia o all'officina di placcatura.
Fase 1: Controllare la posizione e la forma
Disporre tutte le parti con bolle e scattare foto ad alta risoluzione che mostrano le posizioni delle bolle. Se le bolle sono concentrate in corrispondenza di transizioni di spessore della parete, come l'angolo tra la superficie superiore e la parete laterale del tappo del profumo o la base delle nervature interne, e sono sollevate con una superficie di zinco grigio-bianca simile a una spugna esposta dopo la rottura, la causa più probabile è la porosità sottosuperficiale dovuta alla pressofusione. Se le bolle sono distribuite uniformemente su aree piane, sono piatte e dense, e la placcatura stessa si separa dopo la rottura, la causa più probabile è una scarsa adesione della placcatura. Se le bolle appaiono solo in poche posizioni di contatto del telaio mentre altre posizioni nello stesso bagno sono a posto, il problema è quasi certamente un contatto scadente del telaio o un errore nei tempi di ingresso presso l'officina di placcatura.
Fase 2: Tagliare la sezione trasversale
Segare attraverso il centro della bolla con una sega fine o un taglio a filo, quindi lucidare la sezione con carta abrasiva da grana 400 a grana 2000. Uno smartphone con una lente macro è sufficiente per l'imaging. La struttura degli strati nella sezione mostra esattamente dove si è verificato il guasto. Se la base della bolla mostra caratteristiche dendritiche all'interno del substrato di zinco, si tratta di porosità di pressofusione. Se lo strato di rame è intatto ma si inarca verso l'alto mentre la superficie di zinco mostra vaiolature di corrosione, il problema è un pretrattamento scadente o uno strato di rame di spostamento eccessivamente spesso. Se la superficie di rame è liscia ma lo strato di nichel si è separato, l'attivazione prima della nichelatura è stata insufficiente. Questo si basa sull'esperienza di sezionamento in officina, non su strumentazioni di laboratorio avanzate, ma funziona molto bene nella pratica.
Fase 3: Esaminare i lotti
Per fusioni dallo stesso set di stampi e dallo stesso lotto base, lotti di placcatura diversi mostrano lo stesso modello di bolle? Se solo un lotto di placcatura presenta il problema e altri lotti di placcatura sono normali, le fusioni stesse non sono cambiate, quindi il problema risiede nei parametri di placcatura per quel lotto specifico. Se la formazione di bolle appare sempre nelle stesse poche cavità dello stampo indipendentemente dal lotto di placcatura o dal fornitore di placcatura, il problema è il livello di porosità delle fusioni pressofuse. Il controllo incrociato tra i lotti è il passo chiave per separare le responsabilità.
Test di tempra termica ASTM B571—il criterio decisivo di 150 °C
Il criterio più decisivo si trova nella ASTM B571. Mettere le parti placcate in un forno, riscaldare a 150 °C (±10 °C), mantenere la temperatura, quindi rimuovere e temprare in acqua. Controllare se la bolla si gonfia, ma soprattutto, usare una lama per sollevare il rivestimento accanto alla bolla:
- Se il rivestimento accanto alla bollapuò essere staccatoe si stacca facilmente, la colpa è delLato placcaturaIl rivestimento stesso ha una scarsa adesione e la causa principale risiede nel pretrattamento, nel bagno di rame o nell'attivazione.
- Se il rivestimento accanto alla bollanon può essere staccatoe aderisce ancora saldamente al substrato, la colpa è delLato PressofusioneLa soluzione di placcatura intrappolata nei pori sottosuperficiali si espande quando riscaldata e solleva il rivestimento, mentre il rivestimento stesso rimane intatto.
Per la stessa bolla, se il rivestimento adiacente può o non può essere rimosso porta a responsabilità completamente diverse. L'ASTM B571 §9.2 lo afferma chiaramente: se il rivestimento accanto a una bolla indotta dal calore non può essere rimosso, la bolla non può essere giudicata come un fallimento di adesione.
Lista di controllo rapida delle responsabilità per la formazione di bolle
| Dimensione di Ispezione | Lato Pressofusione | Lato placcatura | Formazione di bolle false (Problema non di placcatura) |
|---|---|---|---|
| Forma della bolla | Molto sollevata, parete spessa della bolla, superficie di zinco simile a una spugna esposta dopo la rottura | Strati di placcatura piatti, densi, si separano dopo la rottura | Lo strato superiore o adesivo si separa mentre lo strato di nichel-cromo rimane intatto |
| Posizione | Transizioni di spessore della parete, radici di nervature interne, posizioni fisse della cavità dello stampo | Distribuito uniformemente su superfici piane, o limitato a posizioni del telaio nello stesso bagno | Interfacce adesive di assemblaggio o strati di finitura |
| Tempistica | Entro 24-72 ore dopo la placcatura o dopo il test in nebbia salina | Entro 24-72 ore dopo la placcatura | L'ispezione in uscita passa, poi le bolle appaiono dopo 7-15 giorni di transito al cliente |
| Criterio ASTM B571 | Rivestimento accanto alla bollanon può essere staccato; porosità del substrato | Rivestimento accanto alla bollapuò essere staccato; scarsa adesione | Nessuna formazione di bolle dopo il riscaldamento; il test a reticolo mostra il distacco del rivestimento superiore |
| Azione successiva | Chiedere al fornitore di pressofusione i registri dell'ispezione CT e della temperatura dello stampo | Chiedere all'officina di placcatura i dati sullo spessore del bagno di rame e i registri di pretrattamento | Controllare trasporto, stoccaggio o adesivo di assemblaggio |
Tre Prove da Ottenere Quando si Tratta con la Fabbrica
Una volta ristretta la responsabilità, la discussione con la fabbrica deve basarsi su prove specifiche. Dire solo “i vostri pezzi hanno un problema” non è sufficiente.
Primo: rapporto di scansione CT per le parti pressofuse e rapporto dello spettrometro a fronte forno
Chiedere alla fonderia di pressofusione di fornire un'analisi spettrometrica completa del forno per Zamak 3, inclusi Al 4.0-4.3%, Cu ≤ 0.1% e impurità di Pb/Cd/Sn, insieme a un rapporto CT industriale sulla porosità interna. La classificazione della porosità può essere confrontata con le immagini di riferimento ASTM E505. Tale standard è stato originariamente scritto per leghe di alluminio e magnesio, ma il settore della pressofusione di zinco utilizza comunemente una classificazione equivalente per riferimento. C'è un trucco comune a cui prestare attenzione: alcuni fornitori eseguono la scansione CT solo su parti buone selezionate per foto in posa. Richiedere prove video continue o la testimonianza di terzi da parte di SGS per rendere il rapporto credibile.
Secondo: test dello spessore del flash di rame e scheda del processo di pretrattamento dal reparto di galvanica
Chiedere al reparto di placcatura di fornire il tipo di processo di pre-ramatura, se rame al cianuro o rame alcalino senza cianuro, insieme a un rapporto di spessore basato su campionamento in loco con un misuratore di spessore coulometrico, che mostri almeno 1,0 μm. Richiedere anche i registri che mostrano se è stata utilizzata l'alimentazione in tensione. Se il reparto utilizza rame alcalino senza cianuro, chiedere anche informazioni sul comportamento di bagnatura. I sistemi senza cianuro hanno una bagnatura più scarsa sulla lega di zinco e una copertura incompleta è una fonte ad alto rischio di formazione di bolle.
Terzo: rapporto del test in nebbia salina e risultati del test di tempra termica ASTM B571
Il rapporto di prova in nebbia salina deve indicare chiaramente se il test è stato in nebbia salina neutra (NSS), in nebbia salina con acido acetico (AASS) o in nebbia salina con acido acetico accelerato al rame (CASS). Alcune fabbriche utilizzano test accelerati e li presentano come nebbia salina neutra. Wbmetal può raggiungere il Grado 10 dopo 96 ore in nebbia salina neutra, mentre la norma industriale è solo il Grado 9 dopo 48-72 ore. Il divario è chiaro. Il test di tempra termica ASTM B571 dovrebbe idealmente essere eseguito da una terza parte alla temperatura standard di 150 °C. Il risultato indica direttamente la parte responsabile.
Prima di avere tutte e tre le prove a disposizione, non firmare il modulo di reclamo e non affrettarsi a trattenere il pagamento al fornitore. Le argomentazioni senza prove complete sono solo argomentazioni.
Nei casi gestiti da Wbmetal, la maggior parte delle controversie può essere risolta una volta che queste tre serie di prove sono a posto. In un numero minore di casi, sia la pressofusione che la placcatura hanno creato rischi nascosti contemporaneamente. Questi casi a responsabilità mista sono i più facili da discutere. Ma con un risultato ASTM B571 obiettivo come base, almeno l'esito non è deciso da chi discute più forte. Se il test di tempra termica a 150 °C, il test in nebbia salina e il rapporto di ispezione CT sono inclusi nel processo di accettazione per ordini di volume, il costo della gestione delle controversie diminuisce drasticamente. Wbmetal produce semilavorati per tappi di profumo pressofusi in lega di zinco, e i rendimenti di produzione in volume per marchi come Mao Geping sono rimasti relativamente stabili. Tale rendimento stabile deriva dal controllo delle variabili una per una, inclusa la porosità sottosuperficiale, le chiusure a freddo e lo spessore dello strato di rame.
