蔣福利，尹 烈

（1.廣東華昌鋁廠有限公司， 廣東 佛山 528231；2.凱米特新材料科技有限公司，山東 臨沂 273400）

傳統(tǒng)的噴粉或者噴漆工藝對(duì)鋁基材的遮蔽能力強(qiáng)，鋁材表面的組織缺陷一般不會(huì)影響到最后的成品外觀與性能。隨著鋁材應(yīng)用范圍擴(kuò)大，水性漆、透明粉噴涂等裝飾材逐漸興起，偶爾會(huì)出現(xiàn)前處理后基材色澤發(fā)暗影響到成品底色的情況，此類現(xiàn)象尤其在立式轉(zhuǎn)印噴粉前處理線比較明顯，在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在型材下端有不同程度的、無(wú)規(guī)則排列的點(diǎn)狀暗灰色腐蝕麻點(diǎn)，這種腐蝕點(diǎn)與鋅元素引起的雪花腐蝕點(diǎn)形狀完全不一樣，而且在生產(chǎn)過(guò)程中是間斷出現(xiàn)的，當(dāng)腐蝕點(diǎn)比較密集時(shí)即造成表面“發(fā)黑”無(wú)光甚至掛灰。根據(jù)多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工藝跟進(jìn)，一般認(rèn)為產(chǎn)生該類型暗灰色腐蝕點(diǎn)的主要原因有下述幾個(gè)方面：

1 合金成分影響

建筑用6063 鋁材為了確保Mg 元素充分形成強(qiáng)化相Mg2Si，一般在配制合金成分時(shí)人為的使Si 元素適量過(guò)剩。隨著Si 含量的增加，合金的晶粒度細(xì)化，力學(xué)性能提升。研究表明，過(guò)剩Si 不僅能形成游離態(tài)的Si 相，還會(huì)與基體形成雜質(zhì)相聚集在晶界附近，在腐蝕介質(zhì)的作用下，偏陰極相(如游離Si、FeSiAl、FeAl3等)與周?chē)年?yáng)極相發(fā)生微電池反應(yīng)，陰極相周?chē)年?yáng)極鋁會(huì)優(yōu)先腐蝕溶解，而Mg2Si 溶解速度較鋁基體快，Mg 溶解在槽液中硅在鋁合金表面殘留下來(lái)形成暗灰色麻點(diǎn)。

2 前處理影響

立噴前處理工藝流程一般為：除油—刻蝕—水洗—純水洗—無(wú)鉻鈍化—純水洗。無(wú)鉻鈍化PH 一般控制2.5 至3.5，無(wú)鉻前后純水洗PH 值一般在3～5 左右，一般立式噴涂前處理采用瀑布式水洗會(huì)造成前處理通道大量酸霧，如果抽風(fēng)不佳，整個(gè)前處理系統(tǒng)均處于酸性氛圍，加之木紋線噴粉膜厚要求高，鏈速慢，型材前處理時(shí)間長(zhǎng)極可能引發(fā)點(diǎn)腐蝕[1]。

鈍化前水槽中存在少量氯離子容易誘導(dǎo)點(diǎn)蝕，一般出現(xiàn)在工件邊角位置、滴水面或型材下端，尤其是工件未及時(shí)清洗或者在水槽中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)更明顯，嚴(yán)重時(shí)通面都是麻點(diǎn)毫無(wú)光澤。Cl-與溶解的A13+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)：Al3++Cl-+H2O→AlOHCl++H+，使腐蝕處的酸性進(jìn)一步加強(qiáng)，腐蝕條件更加惡化，當(dāng)Cl-濃度增高時(shí)，絡(luò)合反應(yīng)向右進(jìn)行從而出現(xiàn)較為嚴(yán)重的斑點(diǎn)腐蝕。資料認(rèn)為槽液中氯離子溶度高于200 mg/kg 就需要加以處理，但在污染的槽液中除去氯離子是相當(dāng)困難的。氟離子腐蝕也是前處理不可忽視的，經(jīng)脫脂刻蝕后鋁材表面活性增強(qiáng)，加之除油帶入的氟離子積累，若水洗槽長(zhǎng)期使用，極可能造成氟離子腐蝕，氟離子腐蝕一般表現(xiàn)為黑色彗星點(diǎn)，較易辨識(shí)。故噴涂前處理各工藝槽須定期清理，脫脂槽可排放部分槽液重新補(bǔ)充添加，水槽則需要定期更換。

點(diǎn)腐蝕一般存在一個(gè)孕育期，此值與槽液中雜質(zhì)離子溶度和基材本身熱處理狀態(tài)有關(guān)，拿不同合金牌號(hào)和熱處理狀態(tài)坯料在立式線進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間在含氟除油槽中除油，表面均會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕麻點(diǎn)情況，只是各種坯料出現(xiàn)發(fā)暗的時(shí)間長(zhǎng)短不同而已。槽液中的雜質(zhì)離子會(huì)顯著縮短孕育期，比如氟離子、氯離子、硫酸根離子等，在孕育期內(nèi)，微小氣泡總是在材料薄弱地帶形核、長(zhǎng)大、然后脫離表面在此處留下一個(gè)微小的點(diǎn)腐蝕源，隨后劇烈釋放逐漸長(zhǎng)大。故在實(shí)際生產(chǎn)中，要加強(qiáng)前處理抽風(fēng)，嚴(yán)格按照工藝生產(chǎn)，控制型材的處理時(shí)間和各工藝槽停留時(shí)間，定期維護(hù)各工藝槽[2]。

3 擠壓影響

大多時(shí)候點(diǎn)腐蝕分布具有明顯的方向性，型材表面光亮度較好的區(qū)域點(diǎn)腐蝕較少，而擠壓紋明顯的地方腐蝕較厲害。較粗?jǐn)D壓紋處擠壓時(shí)阻力較大，應(yīng)力較為集中，該處金屬的晶格發(fā)生嚴(yán)重畸變，成為局部高自由能區(qū)。擠壓時(shí)各工藝參數(shù)控制不當(dāng)都易產(chǎn)生偏析形成雜質(zhì)相從而影響后工序。

4 熱處理影響

很多時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)小批量或者坯料的某段前處理后異常掛灰發(fā)黑，出現(xiàn)此種狀況一般與坯料的熱處理有很大關(guān)系，熱處理不當(dāng)造成異常析出，現(xiàn)場(chǎng)表征為異常的坯料硬度比正常偏低2～3 度，嚴(yán)重的時(shí)候硬度甚至?xí)∮? 度。當(dāng)鋁棒加熱溫度或擠壓后溫度高于低熔點(diǎn)共晶的熔點(diǎn)，使低熔點(diǎn)共晶和晶界復(fù)熔產(chǎn)生過(guò)燒（圖1），產(chǎn)生主要原因如下：①擠壓出料口發(fā)紅冷卻后變暗變黑（表面氧化）；②表面脫皮外形收縮（熔化后晶距擴(kuò)張膨脹，內(nèi)部網(wǎng)格化，表層同基體分離）；③晶粒粗化或者復(fù)熔。合金過(guò)燒不能用熱處理或加工變形消除，因過(guò)燒在陽(yáng)極氧化或者噴涂前處理時(shí)出現(xiàn)的發(fā)暗，即使返工，也很難消除。

圖1 晶界復(fù)熔

控制過(guò)燒一般從以下幾個(gè)方面入手：①控制擠壓棒溫和出料口溫度。②時(shí)效爐內(nèi)溫度要均勻，擺放合理，杜絕時(shí)效爐內(nèi)燃?xì)馀c鋁材直接接觸。③控制熔鑄精煉和鑄棒溫度，防止鋁水過(guò)燒。

6063 鋁合金熱處理可強(qiáng)化相是β 相,其脫溶序列為α 過(guò)飽和固溶體→G1P1 區(qū)→β″相→β′相→β 相，最后的穩(wěn)定相β（Mg2Si）是6063 合金中唯一時(shí)效強(qiáng)化相，通過(guò)Mg2Si 相的過(guò)飽和固溶以及彌散沉淀析出而強(qiáng)化合金。但當(dāng)鋁材熱處理異常時(shí)，比如時(shí)效溫度過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者均會(huì)導(dǎo)致異常析出。

前處理腐蝕過(guò)程中，Mg2Si 溶解速度比鋁材快，而在Mg2Si 溶解和消失過(guò)程中，Si 基本被溶解而留存在表面形成所謂的“浮灰”，一般情況下，由于脫脂時(shí)間短，除油槽游離酸溶度不高，表層浮灰不需中和即可清洗干凈。若因熱處理不當(dāng)導(dǎo)致析出異常，則會(huì)造成起灰發(fā)暗，如圖2。

圖2 熱處理不當(dāng)導(dǎo)致的異常情況

5 雜質(zhì)影響

鑄棒中的富鐵相、O、SI 等等，這些都是結(jié)晶相，尺寸比較粗大，均勻化會(huì)讓Mg2Si 相、O、SI 等可溶相全部回溶，富鐵相是難溶相無(wú)法回溶，但富鐵相會(huì)發(fā)生形態(tài)上的轉(zhuǎn)變，長(zhǎng)條的富鐵相會(huì)發(fā)生熔斷繼續(xù)存在基材中。由于歐標(biāo)前處理對(duì)刻蝕量有要求，因而鋁基材表面必定會(huì)有所損失，酸洗過(guò)程中，可溶解相隨著鋁基體溶解消除，不溶的富鐵相存留在表面形成起灰發(fā)暗現(xiàn)象，故一定要在源頭控制，嚴(yán)格控制鑄棒的雜質(zhì)含量。

6 操作影響

設(shè)備故障、人為等因素導(dǎo)致停鏈條時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，脫脂槽、脫脂槽后純水洗槽之間、鈍化后水洗的型材粘有槽液未能及時(shí)清洗干凈，易引起腐蝕同時(shí)會(huì)造成涂層附著性變差，為了避免此情況發(fā)生，可在此區(qū)域安裝聯(lián)動(dòng)預(yù)警噴淋裝置，當(dāng)停鏈條時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)噴淋裝置，及時(shí)把型材上的殘留槽液沖洗干凈。

7 結(jié)語(yǔ)

噴涂前處理后型材發(fā)暗，不僅僅是噴涂前處理自身的問(wèn)題，更多的情況應(yīng)該從前工序找原因，對(duì)癥下藥，這樣才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。