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鋁型材表面斑狀缺陷的成因
經(jīng)過熔鑄、均勻化處理、擠壓、陽極氧化等幾大工序。、各種腐蝕缺陷,如白色條紋、斑點、斑塊等。由于合金成分不當或處理工藝有限,鋁型材表面會產生。為了提高鋁型材的表面質量,預防和控制表面斑駁腐蝕缺陷,有必要加強對斑駁缺陷成因的深入分析。本文將從鋁型材生產中的幾個典型步驟來分析產生點缺陷的原因。
一、鑄造過程中的點缺陷
在鋁型材的熔鑄過程中,形成表面點缺陷的主要原因是合金的化學成分。合金中除了主要元素Mg、Al、Si外,還有少量元素Mn、Fe、Zn。適當添加這些元素可以有效改善原料的機械和化學性能,但如果這些元素過量,也會產生負面影響,因此需要嚴格控制。
大量實驗證明,如果Zn > 0.02%,一方面,如果在氧化處理中遇到SO和CI=時,可能會產生雪花點;另一方面,當時效處理過程中析出亞穩(wěn)相η(MgZn2)時,在陽極氧化預處理中,η相與鋁基體的電化學位置不同,形成微電池,加快了η相周圍鋁基體的溶解速度,此時相脫落,產生雪花斑。
鋁型材陽極氧化前,堿洗中的鋁固溶體Zn被Zn2+溶解,經(jīng)電極電位校正的鋁被溶液置換,同時發(fā)生溶解反應,加快了鋁基體的溶解速度,在合金中造成雪花狀斑點。鋅含量越高,這種情況就越嚴重。還應認識到,當合金中游離Si和Al-Fe-Si化合物的偏析相反時,相對的鋁固溶體為陰極,周圍的鋁首先在堿洗中溶解,形成雪花點。
此外,如果偏析相沿晶界呈連續(xù)鏈狀分布,則容易發(fā)生晶界腐蝕。但合金中的Fe、Zn等元素易形成α-Fe2Sial8、β-FeSiAl、T-AlMgZn3等雜質相,大大降低了合金的電化學、耐蝕性、氧化著色均勻性和抗擠壓性。特別是在富Fe元素的位置,氧化膜薄且不夠致密,這個陽極區(qū)Z先被腐蝕。由Mn和Fe形成的金屬間化合物Al6(MnFe)削弱了氧化膜的透明度。
因此,在實際生產過程中,合理控制這些元素對提高鋁合金的效率具有重要意義。為了盡量減少雜質的有害影響,實際生活中應控制元素的含量,以(Fe) = 0.15 ~ 0.20,ω (Zn) < 0.02%,ω (Si) (Mn) < 0.1%為宜。
二、均勻化處理中的斑點缺陷
均勻化處理的主要目的是細化晶粒,以避免后續(xù)加工中的選擇性晶間腐蝕。并且產生表面斑點。在鑄錠過程中,F(xiàn)e元素的加入產生的強化相Mg2Si和β-FeSiAl在鑄錠中相互連接,呈樹枝狀分布,對擠壓性能產生嚴重影響。
雖然擠壓過程中會有更多的Mg2Si相破碎,但破碎的相不會彌散在基體中,時效過程中部分Mg2Si相會異常長大。堿洗后優(yōu)先腐蝕,產生雪花狀腐蝕坑。由于β-FeSiAl與鋁基體的電化學位置不同,在堿洗過程中會促進鋁基體的快速溶解,產生腐蝕坑。
通過科學的均勻化處理,β-FeSiAl相可以球化,而Mg2Si相呈針狀,可以提高組織的均勻性,有效減弱黑斑的形成。實踐證明,可行的均勻化熱處理標準為:溫度為560±5℃時,保溫時間大于6小時,溫度為580℃左右時,保溫時間為2小時左右。
3.擠壓過程中的斑點缺陷
因為鋁型材的擠壓性能一般較好,一般實心型材的擠壓速度在20-50m/min左右。但為了提高鋁型材加工組織的均勻性,擠壓型材出口速度一般應大于30m/nin。為了強化Mg2Si相在鋁基體中的固溶,擠壓時鋁型材出口溫度應高于500℃,但在后續(xù)工藝中應加強表面處理。但出口溫度不能超過530℃,否則鋁型材表面質量會降低,尺寸精度無法保證。
由于擠壓前鑄錠的預熱溫度約為480℃,為了將型材出口溫度提高到510℃,可以適當改變擠壓速度,調節(jié)出口溫度。在選擇擠壓工藝時,應優(yōu)先考慮鋁型材的力學性能。對材料和表面處理質量的要求不同,產品采用的工藝參數(shù)也應該不同。
經(jīng)過一些實際測試要求,可以發(fā)現(xiàn)當擠壓型材出口速度控制在37m/min時,鋁型材表面處理具有較強的性能,型材出口溫度僅為510℃,滿足要求。因此,要想控制鋁型材的點蝕,主要措施是:將鑄錠加熱溫度控制在480℃左右,以合適的擠壓速度工作,并保證其出口溫度在510℃左右。
四、時效中的點缺陷
在時效過程中,主要是固溶體強化相的析出過程。根據(jù)強化相的性質、分布和大小,對時效的影響主要包括時效時間和時效溫度。Al-Mg-Si系的強化相主要是Mg2Si相,其析出順序為:①過飽和固溶體高;②濃度空位GP區(qū);③針狀共格沉淀相β”;④棒狀半共格沉淀相β’;⑤板狀穩(wěn)定沉淀相β。
當溫度長時間高于200℃時,或時效產生再加熱時,可能引起β相的異常長大。由于不均勻的晶粒分布,電化學性能的差異被放大。在堿洗過程中,Mg2Si相提前溶解,形成腐蝕坑,氧化形成雪花點。為了保證鋁型材中的Mg2Si相在時效后能夠很好的分散,一般應在200℃保溫1-2小時,或者在170℃保溫7-10小時,也可以選擇階段性失效方式,即在185℃低溫2.5小時,在205℃保溫1小時,這樣會達到更好的時效效果。
動詞 (verb的縮寫)加工工藝控制
鋁型材表面經(jīng)常出現(xiàn)點缺陷,這些缺陷大多發(fā)生在擠壓過程中,尤其是工藝方法和參數(shù)的確定,對鋁型材的質量至關重要。一,鋁型材擠壓模具的操作非常關鍵,不能有任何缺陷。如果模具邊緣粗糙,尺寸不對,就會影響鋁型材的質量。其次,由于鋁型材焊接產生的熱影響,會造成色調不均勻的問題。在焊接過程中,固溶狀態(tài)下可能在表面形成著色不良的透明氧化膜,而沉淀狀態(tài)下會在表面形成光澤和透明性不良的著色氧化膜。第三,車、彎、銑等機器加工時,切割粉附著在鋁型材表面,容易造成疤痕。為了盡可能避免這種疤痕,可以用砂紙進行局部處理。
另外,如果在噴砂、拋光、打磨等處理過程中出現(xiàn)局部過熱,會造成色調不均勻,出現(xiàn)斑點。在包裝和運輸過程中,為了避免鋁型材的劃傷和磕碰,應注意包裝和運輸環(huán)節(jié),減少不必要的損壞。
從以上可以看出,鋁型材表面斑點缺陷產生的原因是多方面的。本文對鋁型材生產過程中的幾個典型步驟進行了分析和闡述。在生產過程中,只有找出表面斑點缺陷產生的原因,及時發(fā)現(xiàn)問題并積極解決,才能提高進入市場的鋁制品質量,Z大限度地減少損失。此外,質檢部門也需要嚴格控制產品質量,努力提高鋁制品的整體質量。