提高淬火冷卻強(qiáng)度, 減少鋁型材黑斑95

1、提高淬火冷卻強(qiáng)度減少鋁型材黑斑95-4山東鋁業(yè)公司鋁加工廠楊立城陳貴子6063-T5建筑型材陽極氧化后表面有時(shí)出現(xiàn)黑斑。黑斑影響裝飾效果和降低機(jī)械性 能。黑斑形成的主要原因是擠壓淬火冷卻強(qiáng)度不足，高溫型材某些部位接觸其他物體時(shí)局部 急冷后，受周圍高溫?zé)醾鲗?dǎo)引起再加熱過程，從而使其組織不均勻和Mg2Si大量析出所致。1刖言6063-T5合金建筑型材有時(shí)陽極氧化后表面出現(xiàn)黑斑而成為廢品，我廠開工 生產(chǎn)以來，由于黑斑廢品造成一定的經(jīng)濟(jì)損失(表1)。本文根據(jù)我廠的實(shí)際情況， 對(duì)黑斑形成的原因進(jìn)行了探討和總結(jié)。表1我廠歷年黑斑型材的統(tǒng)計(jì)198Tiflas1089199119921993型材產(chǎn)量10201

2、532】50313951B273即53122黑謎 型材-3227.133. 728.514. 41L 3J L. 15黑斑網(wǎng)材/產(chǎn)眥，2. 161.方2.0. 79-37：。,就2黑斑的特征黑斑部位的主要特征是表面粗糙、呈暗灰色、硬度低(表2)。黑斑的形狀不規(guī)則，但其沿型材縱向的寬度尺寸基本與步進(jìn)梁石墨條寬 度相近。同一根鑄錠所擠出的型材上，型材尾部出現(xiàn)黑斑的傾向性比頭部要大得 多。單根型材上相鄰黑斑的間距與步進(jìn)冷床的固定梁間距相吻合。夏季產(chǎn)生的傾向性大；空心、壁厚或平板狀型材易產(chǎn)生。表2正常區(qū)與黑斑區(qū)的HVft13345正常區(qū)71065780S黑斑區(qū)47B*7861 158C3黑斑形成的原因

3、據(jù)資料介紹1,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局的科研人員用2xxx系合金140mm厚板經(jīng)機(jī) 加工后在零件中都出現(xiàn)了軟點(diǎn)這一現(xiàn)象，提出了一種觀點(diǎn)：“軟點(diǎn)區(qū)域是快速冷 卻后被其他高溫區(qū)域傳來的熱流再加熱的結(jié)果”。在擠壓機(jī)上淬火的6063型材有 時(shí)也觀察到這種類似現(xiàn)象，即眾所周知的黑斑，因陽極氧化處理后這些區(qū)域變黑 而定名。試分析我廠型材生產(chǎn)過程黑斑形成的原因：我廠擠壓機(jī)初料臺(tái)上方到1990 年年底為止，未安裝風(fēng)冷淬火裝置，擠出后的型材靠自然空氣冷卻淬火。有、無 風(fēng)冷淬火裝置情況下型材沿長(zhǎng)度方向某些部位的冷卻溫度見表3。表3擠出型材在冷床各部位溫度毫材頭都距型材頭部 網(wǎng)m的石 是條部讖距型材虬部30巾的石墨 條部位開

4、3業(yè)350翡S3停47。48。2J02SG1判3D從表3可知，在無風(fēng)機(jī)冷卻的情況下，具有470480C高溫的擠出型材與 步進(jìn)冷床固定梁的石墨條接觸時(shí)局部區(qū)域溫度迅速下降，但后受兩側(cè)高溫部位區(qū) 域的熱傳導(dǎo)作用又實(shí)現(xiàn)了溫度回升的再加熱過程，從而形成了與其他正常部位不 一致的組織。電鏡組織表明：正常區(qū)，表面較致密，橫截面內(nèi)Mg Si質(zhì)點(diǎn)較少；2黑斑區(qū)，表面較疏松，橫截面內(nèi)Mg Si質(zhì)點(diǎn)較多。6063合金中的Mg、Si含量一2般按1.73： 1配比，以保證合金最佳的綜合性能。測(cè)定黑斑區(qū)的成分（表4）后發(fā) 現(xiàn)，黑斑區(qū)內(nèi)有過剩的Mg或Si存在。過剩的Mg、Si都能增大合金的晶間腐蝕， 所以型材在經(jīng)過堿蝕和

5、陽極氧化處理后，該局部不但對(duì)光的折射能力與周圍區(qū)域不同，光學(xué)顯微鏡下觀測(cè)到呈黑色漢字狀的MgjSi相存在，肉眼觀察下呈暗灰色， 即形成了通常所說的“黑斑”。表,I黑斑區(qū)M凱Si含最及Mg/Si比123C. 710. SI0,3G. 670. 79Si350, J20. 330. 390. 392. Q31. 451. DI1. 722. 034減少型材黑斑的措施根據(jù)黑斑出現(xiàn)的原因，我廠提出減少型材黑斑的措施是：(1)提高擠壓淬火時(shí)的冷卻強(qiáng)度Mg2Si在6063合金中的含量約占1.2%。根據(jù)a(AlMg2Si偽二元相圖，當(dāng) 使型材上到步進(jìn)冷床時(shí)的溫度降到200C以下，則此時(shí)約95%的Mg2Si在

6、Al中 固溶，型材將不會(huì)出現(xiàn)黑斑，故在1990年年底我廠從距擠壓機(jī)出口 3m處開始 沿型材流向安裝了 8臺(tái)FT35軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)扇與型材之間的垂直距離為800mm， 以增加擠壓淬火強(qiáng)度，收到了明顯的降溫效果(表3)。(2)將步進(jìn)冷床與型材接觸的良導(dǎo)熱體改為不良導(dǎo)熱體將步進(jìn)冷床上的石墨條改為膠木條，以減弱接觸部位受冷后的冷卻梯度，也 就降低了接觸部位冷卻后再加熱過程的不良影響。通過上述措施，收到了明顯效果，有黑斑的型材由占年產(chǎn)量的2.04%降到占 0.36%，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益(表5)。195219拙總計(jì)12730如Sl279S5按1面0年的37. 2761. 326$. 68Jti2. 23

7、舞際童5J 1. 401 L-或U. 1536; 752*. 8?50.52. 53125. 53擇高經(jīng)濟(jì)效益3無22. V50. 1252* S312S. 53注：每噸黑斑型材的經(jīng)濟(jì)損失按型材銷售價(jià)減去公司內(nèi)部的廢料價(jià)后，按1 萬元/t估算需要說明的是，由于我廠一臺(tái)擠壓機(jī)上生產(chǎn)許多種不同斷面規(guī)格的型材，型 材截面積相差十幾倍，某些大斷面積型材受空間和操作環(huán)境的制約，現(xiàn)所增設(shè)的 淬火風(fēng)機(jī)還不能使這類型材溫度達(dá)到降至200C以下的理想狀態(tài)，故該情況下黑 斑還不能徹底消除，這也正是我廠有待進(jìn)一步改進(jìn)的課題。5結(jié)束語6063-T5合金建筑型材陽極氧化后表面出現(xiàn)黑斑缺陷的原因，是擠壓淬火時(shí) 冷卻強(qiáng)度不足、型材某些部位接觸其他物體時(shí)局部急冷和周圍高溫?zé)醾鲗?dǎo)的再加 熱過程，導(dǎo)致了合金局部組織與正常部位組織不一致，并產(chǎn)生Mg2Si大量析出， 該不正常組織的部位經(jīng)陽極氧化后形成了黑斑。防止黑斑出現(xiàn)的根本措施是提高擠壓淬火的冷卻效果，使型材擠壓淬火