6063鋁管合金型材“閃爍花紋”的成因及對策  

1　前言

　　在6063鋁合金建筑裝飾型材的生產(chǎn)中，常會見到一些空心、半空心的，甚至是一些斷面曲率較大的實心的擠壓材，經(jīng)過硫酸陽極氧化生產(chǎn)工藝處理后，其表面局部會出現(xiàn)一種沿縱向連續(xù)分布的，具有一定寬度的顯示為粗糙不平(似梨皮狀)的，清晰可見的閃爍晶粒狀的表面缺陷—“閃爍花紋”(或稱“光亮花樣”)。其分布規(guī)律是：①沿擠壓方向，尾部比頭部更明顯可見，嚴(yán)重時，首尾都很明顯；②沿垂直于擠壓軸線的方向，“花紋”一般只出現(xiàn)在局部，尤其出現(xiàn)在型材曲率較大的部位，或是空心、半空心型材的焊縫區(qū)域，或是在型材的形成過程中6063鋁合金承受摩擦阻力最大的部位。

2　成因分析

　　2.1　6063鋁管氧化前處理工藝的影響

　　某些擠壓材經(jīng)硫酸脫脂并水洗后，表面無異常變化，而當(dāng)其在wZn2＋≥4×10－6的堿蝕液中經(jīng)正常的浸蝕并隨后立即有效水洗后，就會看到“閃爍花紋”的存在。筆者對擠壓材的擠壓組織進行分析，結(jié)果表明：“閃爍花紋”對應(yīng)的組織是晶粒度比正常部位的大得多的粗大等軸晶的再結(jié)晶組織——粗晶環(huán)，且晶粒越粗大，6063鋁管“閃爍花紋”越明顯；這種現(xiàn)象也隨著浸蝕的進行而越來越明顯。

　　文獻[1]指出：“閃爍花紋”的形成除了與合金成分(尤其是Zn)、擠壓材(RCS狀態(tài))的組織狀態(tài)有關(guān)外，還與堿蝕液中[Zn2＋]有關(guān)。實驗證明：在合金中，當(dāng)wZn≥0.033%，且型材表面存在粗晶環(huán)的前提下，只要堿蝕液中wZn2＋≥4×10－6，就會產(chǎn)生“閃爍花紋”。

　　產(chǎn)生“閃爍花紋”的根本原因是堿蝕液中Zn污染引起的選擇性晶間腐蝕[2]。晶間腐蝕的機理是電化學(xué)的，是晶界內(nèi)的局部原電池作用的結(jié)果。沿晶粒邊緣沉淀析出的第二相Mg2Si與貧乏的固溶體之間由于腐蝕電位的不同，在堿蝕電解質(zhì)溶液中，形成了原電池α－Al－Mg2Si。在實際生產(chǎn)中，一般都要求Si的含量過剩，則其晶間腐蝕敏感性增大，因為位于晶界及其附近區(qū)域的游離硅具有很強的陽極性[3]。

　　研究結(jié)果表明：“閃爍晶?！钡木Ы缂捌涓浇鼌^(qū)域中的含Zn量相對偏高，即Zn參與了腐蝕過程。文獻[4]推測：Zn是以“溶解－再沉積”的方式促進晶界腐蝕的。堿洗時，固熔于α－Al中的Zn隨α－Al的溶解而溶解；當(dāng)槽液中wZn2＋≥4×10－6時，發(fā)生反應(yīng)：Al＋Zn2＋→Zn＋Al3＋，單質(zhì)Zn有選擇地在陰極性區(qū)域沉積，進一步加劇了局部腐蝕。