鋁合金型材矽元素控製不當腐蝕原因及預防

 
      鋁合金型材表麵處理過程中,有時會發現在型材表麵有不同程度的、無規則排列的點狀暗灰色腐蝕點,這種腐蝕點與鋅元素引起的腐蝕點其形狀完全不一樣,而且,在生產過程中是間斷出現的。有些人認為其原因為操作者沒有執行正確的表麵處理工藝;槽液存在一些有害雜質離子;材質不好、夾雜太多。
  1.腐蝕點產生的原因分析
  AG视讯根據多年的生產經驗和對鋁合金型材生產中各工藝參數的考察,以及對操作者執行工藝情況的跟蹤調查,認為產生該類型暗灰色腐蝕點的主要原因有下述幾個方麵:
  (1)有時因為某些原因在熔鑄過程中鎂、矽的添加比例不各適,使ω(Mg)/ω(Si)在1.0~1.3範圍內,比最佳比值1.73小很多(一般控製在1.3~1.5範圍內)。這樣,雖然鎂、矽成分含量在規定(ω(Mg)=0.45%~0.9%,ω(Si)=0.2%~0.6%)範圍內。但有部分富餘矽存在,這部分富餘矽除有少量矽以遊離態存在外,在鋁合金中同時會形成三元化合物。當ω(Si)<ω(Fe)時,形成較多的α(Al12Fe3Si)相,它是一種脆性化合物、當ω(Si)>ω(Fe)時,則形成較多的β(AL9Fe2Sil2)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相或遊離態雜質相往往聚集在晶界上,同時削弱晶界的強度和韌性[1-3],成為耐蝕性最差的薄弱環節,腐蝕首先從該處產生。
  (2)在熔煉過程中,雖然鎂、矽的添加比例在標準規定的範圍內,但有時由於攪拌不均勻和不充分,造成熔體中的矽分布不均勻,局部存在著富集區和貧乏區。因為矽在鋁中的溶解度很小,共晶溫度577℃時為1.65%,而室溫時僅為0.05%,鑄棒後也就產生了成分不均勻的現象,它直接反映到鋁型材產品上,鋁基體中存在少量遊離態矽時,不僅降低合金的抗蝕性能,而且粗化合金的晶粒。
  (3)擠壓時各工藝參數的控製,如棒坯預熱溫度過高,金屬擠出流速、擠壓時風冷強度、時效溫度與保溫時間等控製不當都易產生矽偏析和遊離,使鎂和矽沒有完全成為Mg2Si相,而有部分遊離矽存在。
  2.表麵處理過程中的腐蝕現象
  富餘和遊離矽多的6003鋁合金型材在表麵處理時出現下列現象:當把型材放入酸性槽(硫酸15%~20%)時,能明顯地觀察到在型材表麵有很多小氣泡,隨著時間延長和槽液溫度升高,反應速度越來越快,這表明原電池電化學腐蝕已經產生[5]。此時把型材從槽液中提出來觀察,就會在型材表麵上發現很多個與正常表麵顏色不一樣的點。繼續進行以後的處理,如堿腐蝕、酸性中和出光及硫酸陽極氧化時,這種暗灰色腐蝕點就會暴露得更加明顯和直觀。
  鋅元素造成的腐蝕和矽元素引起的腐蝕在外觀形態上有一些區別。鋅造成的腐蝕點象雪花,沿晶界向外擴散,是有一定深度的坑。而矽元素引起的腐蝕點象夾雜暗灰色點,沿晶界麵沒有向外擴散,也感覺不到深度.並且隨著處理時間延長,數量越來越多,直到完全反應後才終止。這種暗灰色點通過延長腐蝕時間或退膜處理可基本上消除或減輕。
  3.預防措施
  矽引起6063鋁合金型材腐蝕的行為完全是可以預防和控製的,隻要對原材料的進貨、合金成分進行有效控製,保證鎂、矽比例在1.3~1.7範圍內,並且對各工序的參數(如熔煉、攪拌、鑄造冷卻水溫、棒坯預熱溫度、擠壓淬火風冷強度、時效溫度和時間等)進行嚴格控製,避免矽產生偏析和遊離,盡量使矽和鎂形成有益的Mg2Si強化相。
  如果發現有這種矽腐蝕點現象,在表麵處理時就應該特別注意,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,而有問題的型材上隻能放置1~3min),而且以後的洗水pH值要高一些(pH>4,控製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盡快通電氧化處理,這樣,由矽引起的暗灰色腐蝕點就不明顯,可滿足使用要求。
  矽雖然是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,添加的矽沒有完全和鎂形成Mg2Si強化相,造成矽的偏析和遊離,就會在表麵處理過程中易出現矽引起的鋁合金型材腐蝕現象。在生產中對主要合金組元和雜質以及工藝參數都要進行嚴格的控製,杜絕此類現象發生。
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