【摘要】對生產過程中引起6063鋁型材“斑狀”表面缺陷的原因進行分析，為消除斑點、提高產品質量提供了全面的思路和方法。

前言

6063鋁型材經陽極氧化后，因其具有良好的耐蝕性和裝飾性而廣泛地用于建筑、車船制造、室內裝璜、家用電器等行業(yè)。但在實際生產過程中，會產生各種各樣的表面“斑狀”缺陷，大致可分為雪花狀斑點、黑斑、光澤不一的暗斑，嚴重影響產品的質量。有的缺陷只有在最后的氧化工序之后才出現，如最讓人棘手的“雪花狀”暗斑，就是一個典型的例子。近幾年來，隨著人們生活水平的提高，對產品的表面質量要求也越來越高，表面的“斑狀”缺陷引起了人們的普遍關注。其引起的原因很多，貫穿于整個生產過程和使用過程。正確分析生產過程中引起“斑狀”缺陷的原因，對于保證產品的質量，具有十分重要的現實意義。

6063鋁型材的主要生產過程為：熔鑄一均勻化處理一擠壓一淬火一時效一陽極氧化?，F對生產過程中“斑狀”缺陷的成因分析如下。

1．1熔鑄

熔鑄過程引起暗斑的原因主要是合金的化學成分。合金中除主要的元素Al、Mg、Si外，還有Zn、Fe、Mn等少量的元素。適當的加入這些元素，可以改變材料的力學性能和化學性能uo，過量則會產生壞的影響。文獻E2]指出當Zn含量大于0．02％時，在氧化處理中遇到sO．卜、CI‘就會出現雪花狀斑點。文獻[3]指出，zn含量大于0．02％時，在時效處理過程中析出介穩(wěn)相11(MgZn。)相，陽極氧化預處理時，11相與鋁基體電化學電位不同，形成微電池，促進T1相周圍的鋁基體溶解，11相脫落，出現雪花狀斑點。文獻[4]指出，在陽極氧化前堿洗時，鋁固溶體中的Zn發(fā)生溶解反應生成Zn2+，被電極電位較正的鋁從溶液中置換出來，發(fā)生溶解一再沉淀效應，從而加速鋁基體的溶解，使合金中出現“白圈套黑心”雪花狀斑點，Zn的含量越高，此種情況越嚴重。同時指出，當合金中存在游離的si以及Al—Fe—si化合物的偏析相時，它們相對鋁固溶體為陰極，堿洗時使其周圍的鋁優(yōu)先溶解，同樣形成雪花斑。當偏析相沿晶界上呈連續(xù)鏈狀分布時，易出現晶界腐蝕。文獻[5]指出，合金中Zn、Fe易形成a—Fe2siAl8、8一FeSiAI、T-AI2MgZn。等雜質相，降低合金的擠壓性能、耐蝕性、電化學性、氧化著色的均勻性。文獻[6]指出，在Fe富集的地方，氧化膜偏薄，且不致密，作為陽極區(qū)首先受到腐蝕。文獻[7]指出Mn與Fe生成金屬間化合物AI。(MnFe)，降低氧化膜的透明性。所以在實際生產中合理控制這些元素的含量，對提高產品的質量有著十分重要的作用。為盡可能的降低雜質無紊的有害影響，實際生產中應控制w(zn)<0．02％、(Fe)一0．15～0．20、(I)(Mn)<0．1％為宜。

1．2均勻化處理

均勻化處理的目的主要是細化晶粒，防止后續(xù)加工過程中出現選擇性晶間腐蝕而出現斑點。在鑄錠過程中，強化相Mg：Si和由于Fe的加入而形成的8一FeSiAI在錠中相連，成枝狀分布。嚴重影響擠壓性能。粗大的M92Si相在擠壓時雖有破碎，但破碎相不能彌散地分布于基體中，在后續(xù)的時效過程中，部分的Mg。si豐目異常長大。在堿洗過程中優(yōu)先腐蝕，出現雪花狀的腐蝕坑∞J。B—FeSiAI相因與鋁基體的電化學電位不同，堿洗時促進鋁基體的溶解。出現蝕坑。采用合理的均勻化處理制度，可以使8一FeSiAI相球化，使Mg．2si相細化成針狀，增加組織的均勻性，從而降低暗斑形成的可能性。實踐證明兩種可行的均勻化熱處理制度為：溫度560士5℃，保溫6d,時以上：溫度580℃，保溫2小時。

1．3擠壓

擠壓是型材生產的主要工序，合理控制擠壓速度、擠壓溫度，對保證材料的性能(如強度、硬度)及陽極氧化后材料的表面質量，有著十分重要的作用。擠壓后的型材要經過淬火、時效處理，淬火的開始溫度即為擠壓的出口溫度。出口溫度由擠壓溫度To和擠壓中擠壓熱效應的溫升△T組成。在材料一定時，溫升△T與擠壓速度成正比。6063鋁型材的最佳淬火溫度為520～530℃[1¨，所以擠壓型材的出口溫度不得低于500℃[IS]o溫度過高擠壓時易形成粗大的再結晶組織，Mg：Si相異常長大，堿洗時易出現蝕坑。同時，高溫時鋁的粘性大，在擠壓時鋁粘于擠壓模的表面，劃傷型材表面，使后續(xù)處理時氧化膜不均勻，出現色澤不同的暗斑。溫度過低，過飽和固溶體的過飽和度降低，時效后不能達到應有的強度。鋁型材的擠壓溫升一般為30～80℃，所以最佳的擠壓溫度為430～510℃u“。在保證型材質量的前提下，盡量采用較高的擠壓速度。

1．4淬火

淬火的目的是為了快速將型材冷卻，以便進行時效，從過飽和的固溶體中析出細小彌散的MgzSi相，使合金得到應有的強度。6063鋁型材擠壓后一般采用風淬，其淬火敏感溫度區(qū)域為204 454℃。在此區(qū)域內，MgzSi相析出，溫度越高，析出的Mg：Si相越大，時效時粗大的Mg：Si相異常長大，在后繼的處理過程中易出現蝕坑，故合理的淬火制度可以避免此區(qū)域。6063鋁型材的淬火敏感速度V。=38℃／rain，當風淬的速度V>Vo時，無M92Si相析出。

1．5時效

時效的過程主要是固溶強化相析出的過程。強化相的分布、性能及大小，影響材料的耐蝕性能和氧化膜分布的疏密，從而在后處理過程中出現不同的斑點。時效制度包括時效溫度和時效時間。AIMg—Si系的強化相主要為Mg：si相，時效時的析出順序為：過飽和固溶體一高濃度空位的GP區(qū)一針狀的共格沉淀相B”一棒狀的半共格沉淀相B7一板狀的穩(wěn)定沉淀相B[H]。文獻嘲指出在高于200℃溫度長時間時效，或在時效時有復熱的過程，都會導致8相在某些晶粒上在礙析出并異常長大。晶粒的不均勻性，使得晶粒的電化學性質的差異增大。堿洗時，已粗化的MgzSi相優(yōu)先溶解而成為蝕坑，氧化后出現雪花斑。為了保證時效后材料內部的MgzSi相彌散細小分布，現場的經驗證明kllJ：200℃保溫l～2小時，或者170℃保溫7～108,時，或采用分段時效，即低溫185℃保溫2．5小時，再205℃保溫ld,時的時效制度較好。

1．6陽極氧化

在堿洗過程中，若清洗水中的Cl,或S042-濃度高時，易與Zn反應，生成腐蝕斑舊。當pH<3．5時也易出現這種腐蝕Bo。在氧化封孔過程中，封孔液中F一、Na+、A13+、Ni+較高時，易引起斑點狀缺陷。F一的濃度的最佳范圍u列為0．5～0．89／l，過高或過低都會影響封孔質量。F一作用機理為口51：①與H20中的H十締合F一+H20SH2F++OH一向Ni2+提供OH一，形成Ni(OH)：沉淀，實現封孔；②H2 F+與AI。O。反應，生成膠狀沉淀的絡合復化物Al。(OH)aF。，同時促進A1203水解成AI(OH)3，輔助封孔。F過量，在?？淄饩托纬蒒i(OH)：沉淀，影響封孔質量。當封孔液中的Na+、Ae+Ni+含量較高時，F一易與它們生成水溶性低的氟鋁酸鹽如Na。AIF。等n61，其沉淀的微粒極易吸附在膜表面，形式粉霜。F一不足時，產生的OH一不足，封孔質量不佳。當pH高時易使Ni(OH)2-AI(OH)3沉淀于膜表面，產生粉霜。粉霜的出現使氧化膜的均勻性及封孔質量降低，降低材料的耐蝕性，在使用過程中易出現光澤不一的暗斑或黑斑。所以實際生產中，要求pH<6．5、n(Ni+)：n(F一)一2。封孔槽中SO42-、CI一的出現，降低F一的水化作用，嚴重時影響封孔質量。

1．7使用環(huán)境的影響

陽極氧化后鋁型材具有一定的耐蝕性，但也是一個相對的概念。當型材長期處于酸性或堿性環(huán)境中，加上局部的氧化膜厚度、封孔度的不同，將會使型材的表面出現局部的表面缺陷。