6063鋁管合金型材“閃爍花紋”的成因及對策  

1　前言

　　在6063鋁合金建筑裝飾型材的生產中，常會見到一些空心、半空心的，甚至是一些斷面曲率較大的實心的擠壓材，經過硫酸陽極氧化生產工藝處理后，其表面局部會出現一種沿縱向連續分布的，具有一定寬度的顯示為粗糙不平(似梨皮狀)的，清晰可見的閃爍晶粒狀的表面缺陷—“閃爍花紋”(或稱“光亮花樣”)。其分布規律是：①沿擠壓方向，尾部比頭部更明顯可見，嚴重時，首尾都很明顯；②沿垂直于擠壓軸線的方向，“花紋”一般只出現在局部，尤其出現在型材曲率較大的部位，或是空心、半空心型材的焊縫區域，或是在型材的形成過程中6063鋁合金承受摩擦阻力最大的部位。

2　成因分析

　　2.1　6063鋁管氧化前處理工藝的影響

　　某些擠壓材經硫酸脫脂并水洗后，表面無異常變化，而當其在wZn2＋≥4×10－6的堿蝕液中經正常的浸蝕并隨后立即有效水洗后，就會看到“閃爍花紋”的存在。筆者對擠壓材的擠壓組織進行分析，結果表明：“閃爍花紋”對應的組織是晶粒度比正常部位的大得多的粗大等軸晶的再結晶組織——粗晶環，且晶粒越粗大，6063鋁管“閃爍花紋”越明顯；這種現象也隨著浸蝕的進行而越來越明顯。

　　文獻[1]指出：“閃爍花紋”的形成除了與合金成分(尤其是Zn)、擠壓材(RCS狀態)的組織狀態有關外，還與堿蝕液中[Zn2＋]有關。實驗證明：在合金中，當wZn≥0.033%，且型材表面存在粗晶環的前提下，只要堿蝕液中wZn2＋≥4×10－6，就會產生“閃爍花紋”。

　　產生“閃爍花紋”的根本原因是堿蝕液中Zn污染引起的選擇性晶間腐蝕[2]。晶間腐蝕的機理是電化學的，是晶界內的局部原電池作用的結果。沿晶粒邊緣沉淀析出的第二相Mg2Si與貧乏的固溶體之間由于腐蝕電位的不同，在堿蝕電解質溶液中，形成了原電池α－Al－Mg2Si。在實際生產中，一般都要求Si的含量過剩，則其晶間腐蝕敏感性增大，因為位于晶界及其附近區域的游離硅具有很強的陽極性[3]。

　　研究結果表明：“閃爍晶粒”的晶界及其附近區域中的含Zn量相對偏高，即Zn參與了腐蝕過程。文獻[4]推測：Zn是以“溶解－再沉積”的方式促進晶界腐蝕的。堿洗時，固熔于α－Al中的Zn隨α－Al的溶解而溶解；當槽液中wZn2＋≥4×10－6時，發生反應：Al＋Zn2＋→Zn＋Al3＋，單質Zn有選擇地在陰極性區域沉積，進一步加劇了局部腐蝕。