摘要 介紹了擠壓鋁型材堿蝕后表面出現雪斑的原因，及預防措施。6063合金錠中Zn含量（質量分數，下同）大于0.02%,Ga大于0.03%,擠壓鋁型材氧化處理后易出現雪花狀斑點。工業試驗證明，夏季使用含Zn量為0.027%～0.057%的6063合金錠，生產的空心大斷面型材易出現雪斑,而在冬季利用這些合金錠生產的鋁型材，則不易出現雪斑缺陷。
關鍵詞 雪花狀斑點風冷淬火淬火固溶
Discussion on Snow Spots Emerged on the Surface of
Aluminium Profile after Alkali Etching
Liu Jingxun
(Aluminium Processing Factory,Aluminium Company of Shandong,Zibo,255052,China)
Abstract Snow spots emerged from the surface of aluminium profiles after alkali etching are discussed.When Zn is more than 0.02wt%,and Ga is more than 0.03wt%,aluminium profiles of 6063 alloy anodized can easily create snow spots on their surfaces.Industrial experiments showed that to produce hollow large cross-section profile can easily create snow spots in summer with 6063alloy ingot which contains Zn 0.027wt%～0.057wt%,but the snow spots can'tbe easily appeared in winter with these ingots.
Keywords snow spots;quenching with forced air;quenching solution
1997年夏季我廠生產的6063鋁合金型材，經脫脂和堿蝕后，鋁型材表面上出現了雪花狀斑點或雪花痕腐蝕（見圖1）。雪斑的大小不一，較大的直徑在5.2mm。有的鋁型材表面上的雪斑密密麻麻，每平方厘米面積上多達90個。6m長的鋁型材上雪斑點的分布是不規律的：有的是這一端有，另一端沒有；有的是這個面有，另一個面沒有；還有的是幾個面都有。
圖1 6063鋁型材表面雪花狀斑點
1997年6月中旬生產的60.363t鋁型材，出現雪斑13.867t，占22.97%,整個夏季鋁型材生產中，共判為雪斑型材64.637t。雪斑缺陷給工廠生產造成了損失。為了探討雪花狀斑點型材的質量缺陷，查清原因，我們進行了跟蹤試驗。
1 試驗
1.1 取樣分析Zn含量
對氧化后出現雪斑的型材，取樣分析Zn含量。見表1。
表1夏季生產出現雪斑型材的Zn含量%
| 斷面積/cm2 |
型號 |
型材類型 |
Zn含量 |
| 14.376 |
15001 |
空心 |
0.056 |
| 14.376 |
15001 |
空心 |
0.049 |
| 1.87 |
7001 |
實心 |
0.083 |
| 1.87 |
7001 |
實心 |
0.046 |
| 5.34 |
4611 |
空心 |
0.039 |
| 2.15 |
9006 |
實心 |
0.053 |
| 5.47 |
4610 |
空心 |
0.050 |
| 2.96 |
9010-1 |
空心 |
0.047 |
| 4.04 |
2001 |
空心 |
0.054 |
| 2.56 |
224 |
空心 |
0.056 |
| 4.283 |
7004-1 |
空心 |
0.068 |
| 2.57 |
7111 |
空心 |
0.047 |
| 6.17 |
9003-1 |
空心 |
0.050 |
| 8.277 |
15002 |
實心 |
0.049 |
| 2.96 |
9010-1 |
空心 |
0.028 |
| 1.943 |
15010 |
實心 |
0.056 |
| 4.78 |
7104-1 |
空心 |
0.047 |
|
在同一個生產班中，測定不出現雪斑的整批型材含Zn量，列于表2，分析雪斑型材與型材含Zn量和斷面積大小及風冷程度之間的相互關系。1997年6月中旬把含Zn量高（0.027%～0.047%）生產的型材易出現雪斑的69批6063合金鑄錠，放置到了冬季，用這些合金錠擠壓生產表1中同樣規格的型材經堿蝕表面處理后，沒有出現雪斑。
表2夏季生產不出現雪斑型材的Zn含量 |
| 斷面積/cm2 |
型號 |
型材類型 |
w(Zn)/％ |
| 1.87 |
7001 |
實心 |
0.036 |
| 4.283 |
7004-1 |
空心 |
0.016 |
| 2.573 |
7007 |
空心 |
0.028 |
| 1.563 |
192 |
實心 |
0.047 |
| 2.63 |
9012 |
空心 |
0.028 |
| 2.31 |
7005 |
實心 |
0.029 |
| 7 |
7104-1 |
空心 |
0.023 |
| 2.63 |
9012 |
空心 |
0.028 |
|
1.2 工藝試驗
測量型材的風冷程度試驗。
在1630t擠壓機上，用同一熔次的6063合金鑄錠，含Zn量為0.046%,生產同一種型材SXC7001,截面積為1.87cm2,測量型材的溫度變化。
（1）夏季生產：室溫為38℃，出口溫度為507℃，型材長度32m，1min后頭端溫度為75℃，尾端溫度為190℃。
（2）冬季生產：室溫為10℃，出口溫度為500℃，型材長度32m，1min后頭端溫度為35℃，尾端溫度為95℃。
1.3 實驗室試驗
鹽霧試驗條件及結果見表3。
表3鹽霧試驗條件及結果 |
| 膜厚/μm |
試驗以前表面 |
試驗以后表面 |
| 14.3 |
有大量密集雪斑 |
雪斑點直徑增大顯著 |
| 14.4 |
有少量細小雪斑 |
雪斑點直徑增大明顯 |
| 12.7 |
有雪斑 |
雪斑點 |
| 12.3 |
無雪斑 |
無變化 |
|
注：腐蝕介質pH為3.1,溫度為51℃。
1.4 預處理試驗
取可以出現雪斑的擠壓型材，在堿蝕槽進行堿蝕，堿蝕條件：NaOH:55g/L,Al3+:50g/L,溫度50℃。堿蝕時間為0.5～1.0min時，不易出現雪斑，正常堿蝕工藝3～5min出現雪斑，且比較明顯，堿蝕時間取15,25,35min,可觀察到雪斑的大小、個數及形狀變化不大。但是，時間過長，會把雪斑痕跡堿蝕掉。
2 討 論
擠壓鋁型材出現雪斑缺陷的原因是合金中含有雜質Zn。長達30m的型材，頭尾端冷卻速度相差很大，頭部冷卻快，尾部慢，頭部GP(Ⅰ)區來不及形成，尾部可能形成穩定相（MgZn2),而中間部位就形成介穩定相，介穩定相與堿蝕槽液形成微電池，介穩定相被腐蝕后形成雪花狀斑點。
（1）在Zn含量一定的情況下，截面積大的空心型材易出現雪斑。從表2查看Zn含量是0.028%的7007截面積是2.573cm2,9012截面積是2.63cm2，都沒有出現雪斑；而表1中的9010-1截面積是2.96cm2,雖然Zn含量相同，但由于9010-1的截面積大，出現了雪斑。
（2）相同規格的型材，Zn含量高的易出現雪斑，表2中的7001Zn含量是0.036%不出現雪斑，表1中的7001Zn含量為0.046%出現了雪斑。
（3）冬季生產Zn含量為0.045%以下的鋁型材不出現雪斑。工業生產試驗證明，冬季生產擠壓鋁型材，在風冷淬火條件合理的情況下，Zn含量小于0.047%的實心型材和空心小截面型材，以及Zn含量小于0.045%的空心大截面型材，一般不出現雪斑缺陷。其原因是，冬季室內溫度在10℃左右，擠壓型材出口溫度是500℃，冬季淬火風冷速度快；1min后，32m長的整根型材降到100℃以下，合金中的強化相Mg2Si,以及容易出現雪斑的雜質Zn淬火固溶的效果，冬季要比夏季的好得多，冬季生產的鋁型材不易產生介穩定相，基本上控制了Zn雜質的析出，經脫脂和堿蝕工序，沒有出現雪花狀斑點。
(4)取不同程度的雪斑型材試樣，進行鹽霧試驗，結果表明，雪斑型材都發生了不同程度的腐蝕，證明雪斑型材是不耐腐蝕的。
3 結論
（1）夏季生產的鋁型材雪斑多出現在截面積大的空心型材和壁厚板厚的幕墻等擠壓型材。
（2）擠壓鋁型材的Zn含量在0.02%～0.045%時，表面是否出現雪斑，與風冷淬火的速度有關。
（3）夏季生產Zn含量大于0.02%的鋁型材，型材表面容易出現雪斑。冬季生產Zn含量低于0.045%的鋁型材，一般不易出現雪斑缺陷。
（4）鋁型材表面出現的雪花狀斑點是不耐腐蝕的。
作者簡介：劉京勛，男，1946年生，高級工程師。
作者單位：山東鋁業公司鋁加工廠 山東省淄博市 255052 | |
