全国销售热线:

13395113888

葡京娱乐场手机版app

您所在的位置:葡京娱乐场app > 葡京娱乐场手机版app >

6063铝合金型材“闪烁花纹”的成因及对策

发布时间:2019-12-22 15:04    点击次数:141次   

  6063铝合金型材“闪烁花纹”的成因及对策_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。6063 铝合金型材“闪烁花纹”的成因及对策 在 6063 铝合金建筑装饰型材的生产中,常会见到一些空心、半空心的,甚 至是一些断面曲率较大的实心的挤压材,经过硫酸阳极氧化生产工艺处理后,其 表面局

  6063 铝合金型材“闪烁花纹”的成因及对策 在 6063 铝合金建筑装饰型材的生产中,常会见到一些空心、半空心的,甚 至是一些断面曲率较大的实心的挤压材,经过硫酸阳极氧化生产工艺处理后,其 表面局部会出现一种沿纵向连续分布的,具有一定宽度的显示为粗糙不平(似梨 皮状)的,清晰可见的闪烁晶粒状的表面缺陷—“闪烁花纹”(或称“光亮花 样”)。其分布规律是:①沿挤压方向,尾部比头部更明显可见,严重时,首尾 都很明显;②沿垂直于挤压轴线的方向,“花纹”一般只出现在局部,尤其出现 在型材曲率较大的部位,或是空心、半空心型材的焊缝区域,或是在型材的形成 过程中 6063 铝合金承受摩擦阻力最大的部位。 2 成因分析 2.1 氧化前处理工艺的影响 某些挤压材经硫酸脱脂并水洗后,表面无异常变化,而当其在 wZn2+ ≥4×10-6 的碱蚀液中经正常的浸蚀并随后立即有效水洗后,就会看到“闪烁 花纹”的存在。笔者对挤压材的挤压组织进行分析,结果表明:“闪烁花纹”对 应的组织是晶粒度比正常部位的大得多的粗大等轴晶的再结晶组织——粗晶环, 且晶粒越粗大, “闪烁花纹”越明显; 这种现象也随着浸蚀的进行而越来越明显。 文献[1]指出:“闪烁花纹”的形成除了与合金成分(尤其是 Zn)、挤压材 (RCS 状态)的组织状态有关外,还与碱蚀液中[Zn2+]有关。实验证明:在合金 中,当 wZn≥0.033%,且型材表面存在粗晶环的前提下,只要碱蚀液中 wZn2+ ≥4×10-6, 就会产生“闪烁花纹”。 产生“闪烁花纹”的根本原因是碱蚀 液中 Zn 污染引起的选择性晶间腐蚀[2]。晶间腐蚀的机理是电化学的,是晶界内 的局部原电池作用的结果。 沿晶粒边缘沉淀析出的第二相 Mg2Si 与贫乏的固溶体 之间由于腐蚀电位的不同, 在碱蚀电解质溶液中, 形成了原电池 α -Al-Mg2Si。 在实际生产中,一般都要求 Si 的含量过剩,则其晶间腐蚀敏感性增大,因为位 于晶界及其附近区域的游离硅具有很强的阳极性[3]。 研究结果表明:“闪 烁晶粒”的晶界及其附近区域中的含 Zn 量相对偏高,即 Zn 参与了腐蚀过程。文 献[4]推测:Zn 是以“溶解-再沉积”的方式促进晶界腐蚀的。碱洗时,固熔于 α -Al 中的 Zn 随 α -Al 的溶解而溶解;当槽液中 wZn2+≥4×10-6 时,发生 反应:Al+Zn2+→Zn+Al3+,单质 Zn 有选择地在阴极性区域沉积,进一步加 剧了局部腐蚀。 2.2 铸锭质量的影响 我们知道; 6063 铝合金的主要相组成为: 游离 Si(阳极相)和 FeAl3(阳极相), 当 wFe≥wSi 时,有 α -(Al-Fe-Si)(阳极相);当 wFe≤wSi 时,有 β -(Al -Fe-Si)(阴极相)。实际生产中,要求 6063 合金的成分应符合国际 GB3190- 82 之规定,并且要求按 wFe∶wSi=1.73∶1 相对过剩的 Si 元素的过剩量不大于 0.20%。 而在 6063 铝合金型材(RCS 状态)的碱蚀处理过程中, 当其他条件具备时, 只要合金中 wZn≥0.03%,就可能产生“闪烁花纹”缺陷;并且这种缺陷的清晰 程度随合金中 Zn 含量的增加而增大。特别应该指出的是:在相同条件下,产生 “闪烁花纹”缺陷时,合金中 Zn 的含量对空心型材的影响要比它对实心型材的 影响更明显。 2.3 挤压-热处理工艺因素的影响 文献指出[5]:低层错能的金属(如 α -Al)在挤压(ε =90%)时,只发生动态 回复, 而后会发生静态回复和静态再结晶。 纯铝的再结晶温度约为 280℃, 而 6063 铝合金的再结晶温度为 320℃左右。我们知道:无论是“回复”还是“再结晶” 都是原子在固相中的扩散迁移过程。这与原子扩散所需的化学势有关,且需要在 较高的温度下才能顺利进行。当温度过低时,扩散不宜进行,使“回复”和“再 结晶”过程受到抑制。 由上述理论可知:在正常的工艺条件下生产 RCS 状态的 6063 铝合金挤压型 材,在经挤压-淬火处理后,其组织为:Mg、Si 等元素的原子固溶于 α -Al 中 而形成过饱和铝基固溶体以及游离 Si 单质等,晶粒细小且均匀分布,成为只发 生了动态回复或静态回复的加工组织。经人工时效处理后,6063 铝合金型材的 主要相组成为:α -Al,游离 Si,主要强化相 Mg2Si,等等。组织状态为:细小 的 Mg2Si 晶粒弥散均匀分布于 α -Al 基体中, 而游离 Si 分布与晶界及其附近区 域。而当生产条件控制不当(如淬火冷却强度不足)时,就可能发生“静态再结 晶”及“再结晶晶粒长大”而形成粗晶环。 粗晶环的分布规律是: 靠近挤压筒壁的部分出现较厚粗晶环;模具工作带磨 擦阻力较大的部分具有较厚粗晶环;较厚粗晶环处的晶粒比较粗大。沿挤压方向 上的粗晶环厚度的分布规律是:头部薄、尾部厚;严重时会在全断面上出现粗晶 组织。粗晶环的最大深度为:2.0-2.5mm。 粗晶环的形成机理是[6]:粗晶环 产生的部位常常是金属材料承受剧烈附加剪切变形的部位。在软铝合金(如 6063 合金)空心、半空心型材的挤压过程中,其外层晶粒承受较内部更加剧烈的附加 剪切变形, 且沿挤压方向上尾部较头部的要剧烈的得多,承受外摩擦强烈且摩擦 时间长的部位的金属附加剪切变形较大。 其晶粒的破碎和晶格畸变的程度也比较 剧烈。因此,该部位金属处于热力学不稳定状态,界面能高,从而降低了该部位 的再结晶温度(这个温差约为 35℃),使晶粒形核长大的驱动力提高。同时由于 剧烈摩擦部位金属的温度急剧升高,在风冷却不及时或冷却强度不足时,挤压时 析出的部分弥散质点(如 MnAl6 CrAl7 等)重新溶于固溶体 α -Al 内,阻碍再结 晶的条件消失,也使再结晶温度下降,再结晶形核、长大的驱动力提高。 由此可见:当 6063 铝合金挤压温度偏高,挤压速度过快,模具局部工作带 过长,使合金型材流出模孔温度偏高而又未及时风冷至 250℃以下时,就易发生 局部的静态再结晶及再结晶晶粒的聚集长大, 这就产生了粗晶环。 粗晶环的存在, 为“闪烁花纹”的形成创造了组织上的客观条件。 3 预防措施 由于“闪烁花纹”缺陷的存在,造成大量工艺废品,给企业生产经营带来重 大损失。因此,必须针对具体成因而采取具体的预防措施,防止这种表面缺陷的 产生。 ①根据挤压材表面有无粗晶环及粗晶的大小,在生产工艺规程规定的范围 内,调整生产工艺控制参数,尽量减小粗晶环对氧化材表面质量的影响。 ②选择性能优良的碱蚀添加剂。当碱蚀液中[Zn2+]偏高时,应及时向槽液 中补加过量 NaS 或多硫化钠。 ③根据下列处于工作温度下的电离平衡方程式:Zn2++2OH- Zn(OH)22H ++Zn,为了抑制 Zn2+的不良影响,可以增大游离 NaOH 的浓度,从而降低 Zn2 +的浓度,从而使 wZn2+3×10-6。或者采用先排放一部分旧槽液,再补充相 当量的新槽液,亦可使得 wZn2+3×10-6。 ④依据国际 GB3190-82 之规定,从企业生产的实际出发,制定一个适合本 企业情况的 6063 铝合金成分的企业标准。严格控制 Si、Fe、Mg、Zn 的含量,要 求 Si 的含量相对于 wMg∶wSi=1.73∶1 所要求的含 Si 量过剩,但过剩量不大于 0.20%;wZn2+≤0.050%;要进行铸锭的均化退火处理,消除偏析现象。 ⑤调整模具结构, 减小局部的剧烈摩擦缩短相应部位工作带的长度,加大空 刀斜度或保证工作带平面与空刀斜面结合处的高度差不小于 0.5mm,调整分流孔 的布置或第一分流比 K1 的大小及模桥断面下端的形状尺寸,减小两股金属在焊 和室上部相遇时的相对摩擦力。 ⑥调整铸,锭挤压筒等的加热温度,挤压温度和挤压速度的控制参数,严格 控制淬火冷却工艺,避免静态再结晶的发生。 4 结束语 综上所述,“闪烁花纹”的形成是有规律的,其影响因素也不是单一的。在 生产中,不同企业应从实际出发,具体问题具体分析,采取恰当措施解决具体问 题,提高经济效益。


热门推荐