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造成鋁擠壓型材表面腐蝕的原因及分析

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6063鋁合金型材表面處理過程中,有時會發(fā)現(xiàn)在鋁型材表面有不同程度的、無規(guī)則排列的點(diǎn)狀暗灰色腐蝕點(diǎn)

6063鋁合金型材表面處理過程中,有時會發(fā)現(xiàn)在鋁型材表面有不同程度的、無規(guī)則排列的點(diǎn)狀暗灰色腐蝕點(diǎn),這種腐蝕點(diǎn)與鋅元素引起的腐蝕點(diǎn)其形狀完全不一樣,而且,在鋁型材生產(chǎn)過程中是間斷出現(xiàn)的。

有些人認(rèn)為其原因?yàn)椴僮髡邲]有執(zhí)行正確的表面處理工藝;槽液存在一些有害雜質(zhì)離子;材質(zhì)不好、夾雜太多。對此,我們分析如下:

腐蝕點(diǎn)產(chǎn)生的原因分析

  我們根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和對鋁合金型材生產(chǎn)中各工藝參數(shù)的考察,以及對操作者執(zhí)行工藝情況的跟蹤調(diào)查,認(rèn)為產(chǎn)生該類型暗灰色腐蝕點(diǎn)的主要原因有下述幾個方面:

  (1)有時因?yàn)槟承┰蛟谌坭T過程中鎂、硅的添加比例不各適,使ω(Mg)/ω(Si)在1.0~1.3范圍內(nèi),比最佳比值1.73小很多(一般控制在1.3~1.5范圍內(nèi))。這樣,雖然鎂、硅成分含量在規(guī)定(ω(Mg)=0.45%~0.9%,ω(Si)=0.2%~0.6%)范圍內(nèi)。但有部分富余硅存在,這部分富余硅除有少量硅以游離態(tài)存在外,在鋁合金中同時會形成三元化合物。

當(dāng)ω(Si)<ω(Fe)時,形成較多的α(Al12Fe3Si)相,它是一種脆性化合物、當(dāng)ω(Si)>ω(Fe)時,則形成較多的β(Al9Fe2Si12)相,這是一種更脆的針狀化合物,它的有害作用比α相更大,往往使合金容易沿它斷裂。這些在合金中形成的不溶性的雜質(zhì)相或游離態(tài)雜質(zhì)相往往聚集在晶界上,同時削弱晶界的強(qiáng)度和韌性,成為耐蝕性最差的薄弱環(huán)節(jié),腐蝕首先從該處產(chǎn)生。

 ?。?)在熔煉過程中,雖然鎂、硅的添加比例在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi),但有時由于攪拌不均勻和不充分,造成熔體中的硅分布不均勻,局部存在著富集區(qū)和貧乏區(qū)。因?yàn)楣柙阡X中的溶解度很小,共晶溫度577℃時為1.65%,而室溫時僅為0.05%,鑄棒后也就產(chǎn)生了成分不均勻的現(xiàn)象,它直接反映到工業(yè)鋁型材產(chǎn)品上,鋁基體中存在少量游離態(tài)硅時,不僅降低合金的抗蝕性能,而且粗化合金的晶粒。

 ?。?)擠壓時各工藝參數(shù)的控制,如棒坯預(yù)熱溫度過高,金屬擠出流速、擠壓時風(fēng)冷強(qiáng)度、時效溫度與保溫時間等控制不當(dāng)都易產(chǎn)生硅偏析和游離,使鎂和硅沒有完全成為Mg2Si相,而有部分游離硅存在。

表面處理過程中的腐蝕現(xiàn)象

  富余和游離硅多的6003鋁合金型材在表面處理時出現(xiàn)下列現(xiàn)象:當(dāng)把型材放入酸性槽(硫酸15%~20%)時,能明顯地觀察到在型材表面有很多小氣泡,隨著時間延長和槽液溫度升高,反應(yīng)速度越來越快,這表明原電池電化學(xué)腐蝕已經(jīng)產(chǎn)生。此時把型材從槽液中提出來觀察,就會在型材表面上發(fā)現(xiàn)很多個與正常表面顏色不一樣的點(diǎn)。繼續(xù)進(jìn)行以后的處理,如堿腐蝕、酸性中和出光及硫酸陽極氧化時,這種暗灰色腐蝕點(diǎn)就會暴露得更加明顯和直觀。

  鋅元素造成的腐蝕和硅元素引起的腐蝕在外觀形態(tài)上有一些區(qū)別。鋅造成的腐蝕點(diǎn)象雪花,沿晶界向外擴(kuò)散,是有一定深度的坑。而硅元素引起的腐蝕點(diǎn)象夾雜暗灰色點(diǎn),沿晶界面沒有向外擴(kuò)散,也感覺不到深度,并且隨著處理時間延長,數(shù)量越來越多,直到完全反應(yīng)后才終止。這種暗灰色點(diǎn)通過延長腐蝕時間或退膜處理可基本上消除或減輕。

預(yù)防措施

  硅引起6063鋁合金型材腐蝕的行為完全是可以預(yù)防和控制的,只要對原材料的進(jìn)貨、合金成分進(jìn)行有效控制,保證鎂、硅比例在1.3~1.7范圍內(nèi),并且對各工序的參數(shù)(如熔煉、攪拌、鑄造冷卻水溫、棒坯預(yù)熱溫度、擠壓淬火風(fēng)冷強(qiáng)度、時效溫度和時間等)進(jìn)行嚴(yán)格控制,避免硅產(chǎn)生偏析和游離,盡量使硅和鎂形成有益的Mg2Si強(qiáng)化相。

  如果發(fā)現(xiàn)有這種硅腐蝕點(diǎn)現(xiàn)象,在表面處理時就應(yīng)該特別注意,在脫脂除油過程中,盡量使用弱堿性槽液,如果條件不允許,也應(yīng)該在酸性除油液中浸泡的時間盡量縮短(合格的鋁合金型材在酸性脫脂液中放20~30min無問題,而有問題的型材上只能放置1~3min),而且以后的洗水pH值要高一些(pH>4,控制Cl-含量),在堿腐蝕過程中盡量延長腐蝕時間,在中和出光時要使用硝酸出光液,在硫酸陽極氧化時應(yīng)盡快通電氧化處理,這樣,由硅引起的暗灰色腐蝕點(diǎn)就不明顯,可滿足使用要求。

硅雖然是6063鋁合金型材中不可缺少的主要成分,但是如果添加量不當(dāng),添加的硅沒有完全和鎂形成Mg2Si強(qiáng)化相,造成硅的偏析和游離,就會在表面處理過程中易出現(xiàn)硅引起的鋁合金型材腐蝕現(xiàn)象。在生產(chǎn)中對主要合金組元和雜質(zhì)以及工藝參數(shù)都要進(jìn)行嚴(yán)格的控制,杜絕此類現(xiàn)象發(fā)生。

鋁擠壓型材

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