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6063铝型材生产过程中的“雪花状”暗斑

发布时间:2023-12-12人气:539

6063铝型材的主要生产工艺为:铸造——均质化——挤压——淬火——时效——阳极氧化。 生产过程中出现“点状”缺陷的原因分析如下。

1.1 选角

铸造过程中产生黑点的原因是合金的化学成分。 合金中除主要元素Al、Mg、Si外,还含有少量Zn、Fe、Mn等元素。 适当添加这些元素可以改变材料的力学性能和化学性能,但过量则会产生不良影响。 文献E2]指出,当Zn含量大于0.02%时,在氧化处理中会遇到sO。 Bu、CI'会出现雪花状的斑点。 文献[3]指出,当Zn含量大于0.02%时,时效处理时会析出亚稳相11(MgZn.)相。 在阳极氧化预处理过程中,第11相的电化学势与铝基体的电化学势不同,形成微电池。 ,促进T1相周围铝基体的溶解,导致11相脱落,出现雪花状斑点。 文献[4]指出,阳极氧化前碱洗时,铝固溶体中的Zn发生溶解反应,生成Zn2+,被溶液中具有正电极电位的铝取代,产生溶解和反复沉淀的效果,从而加速铝基体的溶解。 ,导致合金中出现“白色陷阱和黑色心脏”雪花状斑点。 Zn含量越高,这种情况越严重。 同时指出,当合金中存在游离Si和Al-Fe-Si化合物偏析相时,它们相对于铝固溶体起阴极作用。 碱洗时,周围的铝优先溶解,也会形成雪斑。 当偏析相沿晶界呈连续链状分布时,容易发生晶界腐蚀。 文献[5]指出合金中的Zn和Fe容易形成a-Fe2siAl8、8-FeSiAl和T-Al2MgZn。 和其他杂质相,降低了合金的挤压性能、耐腐蚀性、电化学性能和氧化着色的均匀性。 文献[6]指出,在Fe富集的地方,氧化膜薄且不致密,阳极区域首先被腐蚀。 文献[7]指出Mn和Fe形成金属间化合物AI。 (MnFe),降低氧化膜的透明度。 因此,在实际生产中合理控制这些元素的含量对于提高产品质量具有非常重要的作用。 为了尽可能减少杂质的有害影响,实际生产中应控制w(zn)<0.02%、(Fe)-0.15~0.20、(I​​)(Mn)<0.1%为宜。

1.2 均质处理

均匀化处理的目的主要是细化晶粒,防止后续加工过程中出现选择性晶间腐蚀斑点。 在铸锭过程中,由于添加Fe而形成的强化相Mg:Si和8-FeSiAl在铸锭中相连并呈树枝状分布。 严重影响挤出性能。 虽然粗大的M92Si相在挤压过程中被破碎,但破碎的相不能分散分布在基体中。 在随后的时效过程中,部分镁会损失。 司风母成长异常。 碱洗过程中优先发生腐蚀,出现雪花状腐蚀坑。 B-FeSiAl相具有与铝基体不同的电化学势,这促进了碱洗过程中铝基体的溶解。 出现腐蚀坑。 采用合理的均质化处理体系,可以使8-FeSiAl相球化,制得Mg。 2si相被细化为针状,增加了组织的均匀性,从而减少了黑斑形成的可能性。 实践证明,两种可行的均匀化热处理制度是:温度560±5℃,保温6天,或以上:温度580℃,保温2小时。

1.3 挤压

挤压是型材生产的主要工艺。 合理控制挤压速度和挤压温度对于保证材料的性能(如强度、硬度)和阳极氧化后材料的表面质量起着非常重要的作用。 挤压型材需要进行淬火和时效处理。 淬火起始温度为挤压出口温度。 出口温度由挤出温度To和挤出时挤出热效应的温升ΔT组成。 当物料一定时,温升ΔT与挤出速度成正比。 6063铝型材的最佳淬火温度为520~530℃[1´,因此挤压型材的出口温度不得低于500℃[IS]。 如果温度过高,挤压时易形成粗大的再结晶组织,Mg:Si相生长异常,碱洗时易出现腐蚀坑。 同时,铝在高温下具有很高的粘性。 挤压过程中,铝粘附在挤压模具表面,划伤型材表面,导致后续加工时氧化膜不均匀,出现颜色不一的黑斑。 如果温度太低,过饱和固溶体的过饱和度下降,时效后达不到强度。 铝型材的挤压温升一般为30~80℃,因此最佳挤压温度为430~510℃cu"。在保证型材质量的前提下,尽量采用较高的挤压速度。

1.4 淬火

淬火的目的是使型材快速冷却进行时效,并从过饱和固溶体中析出细小、弥散的MgzSi相,使合金获得应有的强度。 6063铝型材挤压后一般采用空气淬火,其淬火敏感温度区域为204-454℃。 在该区域中,MgzSi 相析出。 温度越高,析出的Mg:Si相越大。 时效过程中粗大的Mg:Si相异常长大,在后续加工过程中容易出现腐蚀坑。 因此,需要合理的淬火系统。 可以避开该区域。 6063铝型材淬火灵敏速度V。 =38℃/rain,当风淬速度V>Vo时,无M92Si相析出。

1.5 时效性

时效过程主要是固溶强化相析出的过程。 强化相的分布、性能和尺寸影响材料的耐蚀性和氧化膜分布的密度,导致后加工时出现不同的斑点。 老化系统包括老化温度和老化时间。 AIMg-Si系的强化相主要是Mg:si相。 时效时的析出顺序为:过饱和固溶体-高空位浓度GP区-针状共格析出相B"-棒状半共格析出相B7A板状稳定析出相B[H]。文献指出,在高于200℃的温度下长期时效,或时效过程中的再加热过程,会导致部分晶粒上析出8相并变得异常长大。碱洗时,粗大的MgzSi相优先溶解,成为腐蚀坑,氧化后出现雪斑,以保证时效后材料内部MgzSi相分散、细小分布。经验证明:200℃保温1~2小时,或170℃保温7~108小时,或采用分段老化,即185℃保温2.5小时,然后205℃保温ld,老化系统比较好。

1.6 阳极氧化

碱洗过程中,如果清洗水中Cl或SO42-浓度较高,很容易与Zn反应形成腐蚀斑。 当pH<3.5时也容易发生这种腐蚀。 氧化封孔过程中,当封孔液中的F、Na+、A13+、Ni+较高时,容易产生点状缺陷。 F浓度u的最佳范围为0.5~0.89/l。 过高或过低都会影响密封质量。 F-的作用机理为51:①与H20中的H缔合F-+H20SH2F++OH-向Ni2+提供OH-,形成Ni(OH):沉淀,达到封孔的目的; ②H2 F+和AI。 O.反应生成胶体沉淀的复合化合物Al。 (OH)aF。 ,同时促进A1203水解成Al(OH)3以协助孔隙封闭。 过量的F会在模孔外形成Ni(OH):沉淀,影响密封质量。 当密封液中Na+和Ae+Ni+含量较高时,F-1很容易与它们形成Na等水溶性较低的氟铝酸盐。 艾夫。 如n61,其析出的颗粒很容易吸附在薄膜表面,形成粉状霜。 当F-1不足时,生成的OH-不足,密封质量差。 当pH值较高时,Ni(OH)2-Al(OH)3很容易在膜表面沉淀,产生粉状霜。 粉霜的出现降低了氧化膜的均匀性和密封质量,降低了材料的耐腐蚀性,并且在使用过程中容易产生黑斑或光泽不一的黑斑。 因此,在实际生产中,要求pH<6.5,n(Ni+):n(F-)-2。 密封罐中SO42-和CI-的存在使F-的水合作用减少,严重时影响密封质量。

1.7 使用环境的影响

阳极氧化后的铝型材具有一定的耐腐蚀性,但也是一个相对的概念。 当型材长期处于酸性或碱性环境中时,加上局部氧化膜厚度和孔封孔程度的差异,型材表面会出现局部表面缺陷。


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