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通用铝型材表面斑状缺陷的成因

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通用铝型材表面斑状缺陷的成因

发布日期:2019-09-12 作者: 点击:

通用铝型材

铝型材经过熔铸、均匀化处理、挤压、阳极氧化等几大过程,由于合金成分不当或者处理工艺限制等,加工型材表面会产生各种腐蚀缺陷,如白条、斑点、斑块等,为了提高铝型材的表面质量,防控表面斑状腐蚀缺陷,必须加强对斑状缺陷产生的原因进行深入分析。本文将对铝型材生产过程中几个典型步骤产生斑状缺陷的原因进行分析。 


一、熔铸过程中的斑状缺陷 


在铝型材的熔铸过程中,形成表面斑状缺陷的主要原因是合金的化学成分。在合金中,除了主要元素Mg、Al、Si之外,还有Mn、Fe、Zn等少量元素。适当加入这些元素,可有效改善原材料的力学性与化学性,但是如果这些元素过量也会产生负面作用,因此需严格控制。 


经大量实验证明,如果Zn>0.02%,一方面氧化处理中如果遇到SO、CI=就可能产生雪花状斑点;另一方面,在时效处理过程中析出的介稳相η(MgZn2)相时,在阳极氧化的预处理中,η相和铝基体的电化学位置不同,形成微电池,加快η相周围铝基体的溶解速度,此时相脱落,产生雪花状斑点。


在铝型材阳极氧化之前,碱洗中的铝固溶体Zn发生溶解反应Zn2+,经过电极电位校正的铝由溶液中置换,同时产生溶解反应,加快铝基体的溶解速度,造成合金中产生雪花状斑点,且Zn的含量越高,这种情况就会越严重。还应认识到,当合金中的游离Si以及Al―Fe―Si化合物偏析相反应时,相对铝固溶体呈阴极,碱洗中周围的铝首先溶解,并形成雪花斑。 


另外,如果偏析相沿晶界中呈现连续的链状分布状态时,容易产生晶界腐蚀。而合金中的Fe、Zn等元素容易形成α―Fe2SiAl8、β-FeSiAl、T-AlMgZn3等杂质相,极大降低了合金的电化学性、耐蚀性、氧化着色均匀性以及抗挤压能力。尤其在Fe元素富集的位置,氧化膜较薄且不够致密,此阳极区首先受到腐蚀作用。Mn和Fe生成的金属间化合物Al6(MnFe),弱化了氧化膜的透明度。


因此在实际生产过程中,应合理控制这些元素,对提高铝合金效率具有重要意义。为了尽量降低杂质的有害影响,在实际生活中应控制元素含量,以(Fe)=0.15~0.20、 ω(Zn)<0.02%、ω(Si)(Mn)<0.1%为宜。 


二、均匀化处理中的斑状缺陷 


均匀化处理的主要目标为细化晶粒,以避免在后续加工过程中出现选择性晶间腐蚀。而产生表面斑点。在铸锭过程中,强化相Mg2Si以及由于Fe元素加入而产生的β-FeSiAl在锭中连接,呈枝状分布,对挤压性能产生严重影响。 


较多的Mg2Si相在挤压过程中虽然会发生破碎,但是破碎相不会弥散性散发在基体中,在时效过程中,一些Mg2Si相会发生异常长大问题。经过碱洗优先被腐蚀,产生雪花状腐蚀坑。由于β-FeSiAl和铝基体的电化学位置不同,在碱洗时会促进铝基体快速溶解,产生蚀坑。


通过科学的均匀化处理,可促进β-FeSiAl相球化,而Mg2Si相则呈针状,提高组织均匀性,可有效弱化暗斑的形成。经实践证明,可行均匀化热处理的标准为:在温度为560±5℃时,保温时间>6小时,当温度约为580℃时,保温时间约为2小时。 


三、挤压过程中的斑状缺陷 


由于铝型材的挤压性能普遍较好,一般实心型材的挤压速度约在20-50m/min。但是为了提高铝型材加工组织均匀度,一般控制挤压型材出口的速度应大于30m/nin。为了强化Mg2Si相可充分在铝基体中固溶,铝型材在挤压过程中的出口温度应大于500℃,但是需要在后续过程中加强表面处理;但是出口温度不能超过530℃,否则会降低铝型材的表面质量,且无法保障尺寸精确度。 


由于挤压处理之前,铸锭预加热温度约为480℃,为了能提高型材出口温度在510℃,可适当改变挤压的速度,并调节出口温度。在选择挤压工艺时,应优先考虑铝型材的力学性能,对于材料与表面处理质量的要求不同,产品采用的工艺参数也应有所区别。


经过一些实际试验要求,可发现当挤压型材出口速度控制在37m/min时,铝型材的表面处理具有极强性能,且此时型材出口的温度正好为510℃,符合要求。可见,若想控制铝型材的斑点腐蚀,主要措施为:将铸锭的加热温度控制约为480℃,以恰当的挤压速度工作,保证其出口温度约510℃。 


四、时效中的斑状缺陷 

  

在时效过程中,主要为固溶强化相的析出过程。根据强化相的性能、分布、大小等,对时效的影响主要包括时效时间与时效温度。Al-Mg-Si系的强化相主要是Mg2Si相,其析出的顺序主要为:①过饱和固溶体高;②浓度空位GP区;③针状共格沉淀相β";④棒状半共格沉淀相β';⑤板状稳定沉淀相β。 


当温度高于200℃的长时间时效过程中,或者在时效产生复热的情况下,可能造成β相的异常长大。由于晶粒分布不均匀,造成其电化学性质差异扩大。碱洗过程中,Mg2Si相会提前溶解并形成蚀坑,经过氧化形成雪花斑。为了确保在时效后,铝型材中的Mg2Si相可细小弥散分布,一般应在200℃保温时间1-2小时,或者在170℃保温时间7-10小时,或者可选择分段失效的方式,也就是低温185℃的保温时间2.5小时,到达205℃的保温时间1小时,将获得更好时效。 


五、加工工艺的控制


通用铝型材的表面常会产生斑状缺陷,而这些缺陷多产生于挤压过程中,尤其是工艺方法、参数的确定等,都对铝型材质量十分重要。其一,铝型材挤压模具的操作非常关键,不得出现任何缺陷,如果模具的边缘粗糙、尺寸存在误差等,都会影响铝型材质量。其二,由于铝型材焊接中产生的热影响,会造成色调不均问题。在焊件过程中,在固溶状态的表面可能形成着色较差的透明氧化膜,但是处在析出状态的表面则会形成光泽度不佳、透明性差的着色氧化膜。其三,在进行车、弯曲、铣等机器加工时,切削的粉末附着在铝型材表面,极易发生伤痕。为了尽量避免这种伤痕,可以利用砂纸局部加工。 


另外,如果在喷砂、抛光、研磨等处理时会产生局部过热,造成色调不均与斑点。而包装与运输过程中,为了避免铝型材的划伤、碰伤等,应注意包装和运输环节,减少不必要的损坏。 


由上可见,铝型材产生表面斑状缺陷的原因诸多,本文针对型材生产过程中的几个典型步骤进行分析与阐述。在生产过程中,只有探明出现表面斑状缺陷的原因,及时发现问题、并积极解决,才能提高铝型材进入市场产品的质量,将损失降到低。另外,质检部门也需对产品质量严格把关,争取提高铝型材产品的整体质量。

本文网址:http://www.jxhhly.cn/news/426.html

关键词:通用铝型材,铝型材表面斑,铝型材缺陷

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