工业铝合金型材表面腐蚀的原因分析
1、腐蚀点产生的原因分析
(1)有时因为某些原因在熔铸过程中镁、硅的添加比例不各适,使ω(Mg)/ω(Si)在1.0~1.3范围内,比最佳比值1.73小很多(一般控制在1.3~1.5范围内)。这样,虽然镁、硅成分含量在规定(ω(Mg)=0.45%~0.9%,ω(Si)=0.2%~0.6%)范围内。但有部分富余硅存在,这部分富余硅除有少量硅以游离态存在外,在铝合金中同时会形成三元化合物。当ω(Si)
(2)在熔炼过程中,虽然镁、硅的添加比例在标准规定的范围内,但有时由于搅拌不均匀和不充分,造成熔体中的硅分布不均匀,局部存在着富集区和贫乏区。因为硅在铝中的溶解度很小,共晶温度577℃时为1.65%,而室温时仅为0.05%,铸棒后也就产生了成分不均匀的现象,它直接反映到铝型材产品上,铝基体中存在少量游离态硅时,不仅降低合金的抗蚀性能,而且粗化合金的晶粒。
(3)挤压时各工艺参数的控制,如棒坯预热温度过高,金属挤出流速、挤压时风冷强度、时效温度与保温时间等控制不当都易产生硅偏析和游离,使镁和硅没有完全成为Mg2Si相,而有部分游离硅存在。
2、表面处理过程中的腐蚀现象
富余和游离硅多的6003铝合金型材在表面处理时出现下列现象:当把型材放入酸性槽(硫酸15%~20%)时,能明显地观察到在型材表面有很多小气泡,随着时间延长和槽液温度升高,反应速度越来越快,这表明原电池电化学腐蚀已经产生。此时把型材从槽液中提出来观察,就会在型材表面上发现很多个与正常表面颜色不一样的点。继续进行以后的处理,如碱腐蚀、酸性中和出光及硫酸阳极氧化时,这种暗灰色腐蚀点就会暴露得更加明显和直观。
锌元素造成的腐蚀和硅元素引起的腐蚀在外观形态上有一些区别。锌造成的腐蚀点象雪花,沿晶界向外扩散,是有一定深度的坑[6,7]。而硅元素引起的腐蚀点象夹杂暗灰色点,沿晶界面没有向外扩散,也感觉不到深度.并且随着处理时间延长,数量越来越多,直到完全反应后才终止。这种暗灰色点通过延长腐蚀时间或退膜处理可基本上消除或减轻。
3、预防措施
硅引起铝合金型材腐蚀的行为完全是可以预防和控制的,只要对原材料的进货、合金成分进行有效控制,保证镁、硅比例在1.3~1.7范围内,并且对各工序的参数(如熔炼、搅拌、铸造冷却水温、棒坯预热温度、挤压淬火风冷强度、时效温度和时间等)进行严格控制,避免硅产生偏析和游离,尽量使硅和镁形成有益的Mg2Si强化相。
如果发现有这种硅腐蚀点现象,在表面处理时就应该特别注意,在脱脂除油过程中,尽量使用弱碱性槽液,如果条件不允许,也应该在酸性除油液中浸泡的时间尽量缩短(合格的铝合金型材在酸性脱脂液中放20~30min无问题,而有问题的型材上只能放置1~3min),而且以后的洗水pH值要高一些(pH>4,控制Cl-含量),在碱腐蚀过程中尽量延长腐蚀时间,在中和出光时要使用硝酸出光液,在硫酸阳极氧化时应尽快通电氧化处理,这样,由硅引起的暗灰色腐蚀点就不明显,可满足使用要求。