1 问题的提出
我厂生产的某产品零件,其材质为铝合金热轧板防锈铝(LF6),自试生产以来一直存在局部
氧化膜异常的缺陷。该异常区域颜色明显不同于正常区域的深墨绿色,为浅黄色,对油漆的
吸附能力也较差,用涡流测厚仪检测,该区域氧化膜厚度明显薄于正常区域。异常区域发生
的情况有两种:有些件为单面局部异常,好象局部未加工到;有些件为周边异常。上述缺陷
的存在,导致该零件大批量报废,给工厂造成不必要的损失和浪费,也严重影响该型产品的
正常生产,影响我厂的信誉。
2 原因分析
笔者通过调查研究后分析可能造成上述缺陷的原因,提出以下假设:a、可能是表面处理工
序前处理不彻底造成的;b、可能是异常区域材质与其他区域材质不同造成的。为此制订了
重新阳极氧化与金相观察的试验方案。
3 试验过程
3.1 阳极氧化试验
为了验证表面处理工序前处理工步对形成氧化膜异常缺陷的影响,特选一缺陷严重的零件进
行了工艺试验。试验过程:先除去氧化膜,然后重新进行阳极氧化,氧化工艺执行原工艺,
并特别注意对前处理工艺的监控。氧化试验结果,异常区域发生的部位、色泽及基本形状同
首次氧化时完全相同。有人认为应再进行一次试验,又进行了第三次试验,试验结果仍同首
次,只是在零件边缘部位黄色略有减弱。该试验结果表明前处理不彻底的假设不能成立。
3.2 金相试验
为了证实材质对氧化膜缺陷的影响,特解剖了一件零件进行金相试验。观察结果,氧化膜异
常区域与其他区域组织明显不同,异常区域氧化膜硬度
远高于其他区域氧化膜硬度。
4 试验结果分析
由试验3.1结果,异常区域在第二次氧化和第三次氧化缺陷发生的位置、色泽及形状基
本不
变,缺陷呈现一定规律性。由此基本上可以排除表面处理工艺执行不彻底的假设,但第二次
试验和第一次试验相比缺陷边缘黄色略有减弱,提醒我们缺陷部位似乎是一层很薄的合金成
分。
由试验3.2,我们可以认为缺陷部位的成分与基体成分不一致,不是同一种成分。那么这种
不一致是由什么原因引起的。经分析材质成分偏析的可能性不大,缺陷部位几乎占整块面积
的三分之一,不可能出现如此大面积的偏析,排除了成分偏析的可能。笔者进一步进行了调
查研究,发现在轧制铝合金热轧板过程中,所用原料铸铝锭往往要进行事先铺底。所谓铺底
是指在连续铸造时,在铸造基本金属之前,先在底座上和结晶器内注入纯铝以提高塑性,防
止铸锭产生底部裂纹的工艺操作过程。铺底对铝锭形成了一层包覆层又称包覆铝简称包铝
。采用纯铝铺底时由于纯铝的塑性好,能有效的进行变形以减小底部的拉应力;同时,纯铝
对
缺口的敏感性低,有可能避免因应力集中而产生起始裂纹;而且纯铝的线收缩系数大,如同
在底部给铸铝锭装了一个金属箍,起到了降低底部基体金属内拉应力的作用;另外纯铝对基
体金属的冲淡作用使铸铝锭底部基体金属的塑性提高。所以纯铝铺底能有效地防止底部裂纹
。通常所有硬合金大型扁锭在连续铸造时都需事先铺底。经过铺底的铸铝锭,在热轧过程中
有良好的工艺性,便于加工、不开裂。为了弄清包覆层的具体厚度是多少,笔者查找了有关
标准,标准《铝合金热轧板》(GB3193—82)规定,防锈铝(LF6)可带工艺包覆层供应,每面
工艺包覆层厚度不应大于板材总厚度的1.5%,其包覆合金为纯铝(LB2)。由于板材轧制过程
中,轧制机械的颤动等不利因素的存在,使得板材实际包覆层厚度不完全一致,局部区域包
覆层厚度大于1.5%。为此设计了一个实验,对有缺陷的零件退除氧化膜后,将有缺陷的一边
切削掉2mm,重新阳极氧化。氧化结果,零件两面氧化膜全部正常,该结果表明上述缺陷是
包覆层厚度不一致引起的。
由于包铝与基体金属的成分不同,所以,两者在阳极氧化过程中的电化学性能也不同,所形
成的氧化膜的光泽、色差、色调不同,氧化膜的厚度也不同。由于材质不同,在表面处理前
处理及阳极氧化过程中的化学反应活性不同,而形成的氧化膜的微孔结构也不同,其对油漆
的吸附能力也不同。一般地,铝合金纯度越高阳极氧化后形成的氧化膜颜色越淡,硬度越高
,厚度越薄,微孔越小即越致密。
5 结论
1.铝合金热轧板工艺包覆层影响产品阳极氧化膜外观及其他物理性能,如色泽、色差、色调
、氧化膜硬度及氧化膜对油漆的吸附能力。在加工过程中应考虑其影响。
2.对外观要求较严格的产品可以考虑采取两面保持大致相同的切削量的措施,消除铝合金热
轧板工艺包覆层的影响。切削量一般控制在2~3mm之间。
(收稿日期:2000-06-06)
(责任编辑:王玉禄)