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1　問題的提出

　　在實際生產中，加工率大(ε>95%)，壁厚較薄(δ≤1.5mm)的T5狀態(tài)的6063鋁合金擠壓型材在經硫酸陽極氧化處理后，其表面會呈現有規(guī)律(而有時無規(guī)律)分布的白色斑點(或無光斑痕)；嚴重時呈現深色斑痕——“白斑”。“白斑”的分布規(guī)律及特征是：它是在平行于擠壓方向的平面上大致等間距的、呈線狀或扁四邊形狀或不規(guī)則星點(片)狀的、相對于基體表面有微小深度而呈凹槽形的一種表面缺陷[5，6]。白斑通常分布于型材的一個或幾個表面，有時會分布在型材的所有表面(對薄壁空心型材，則是分布于某一平面或曲面的內外兩側)。

2　原因分析

　　在現場見到，“白斑”形成于“堿蝕”工序，在經隨后的稀硝酸(或硫酸)“中和”之后，并未消失；經硫酸陽極氧化處理后，又更加清晰地呈現出來。
　　筆者專門截取了兩段“白斑”點面積較大(F=30～40 mm2)的堿蝕洗(槽液中，ω(Zn2＋)≥5×106)型材試樣。然后，采用DV－5型原子發(fā)射火花直讀光譜儀分別對上述兩段試樣的“白斑”區(qū)的成分做了定量分析，其結果如下(表中數據均為質量分數)：
　　由表1的分析結果可見：“白斑”處Si、Mg、Zn元素的含量明顯增加：而表2的結果表明：“白斑”處Si、Zn元素的含量明顯增加，而Mg元素的含量卻有所下降。從金屬材料腐蝕的觀點看來，Mg2Si這種表面缺陷實質上是6063鋁合金材料發(fā)生“剝落腐蝕”的結果。剝落腐蝕是一種淺表面的選擇腐蝕，腐蝕是沿著金屬表面發(fā)展的，其產物的體積往往比發(fā)生腐蝕的金屬大得多，因而膨脹。一般而言，當鋁與呈陰極性的異種金屬相鄰接時，“剝落腐蝕”程度上升。在電子顯微鏡下觀察發(fā)現：“剝落腐蝕”通常沿不溶組成物(如Si，Mg2Si等)，或沿晶界進行[1]。
　　2.1鑄錠質量的影響
　　6063鋁合金的主要相組成是：α(Al)固溶體、游離Si(陽極相)和FeAl3(陽極相)；當鐵含量大于時，有β(FeSiAl)(陽極相)；而當鐵含量小于時，有α(FeSiAl)(陰極相)；其他可能的雜質相是：MgZn2、CuAl2等。
　　生產中，由于非平衡結晶過程而獲得的6063鋁合金鑄錠往往存在宏觀偏析或晶內偏析現象。因此，鑄錠中的Si、Mg、Zn、Cu等元素分布不均勻。而一些鋁型材加工企業(yè)緣于經濟方面的因素，一般很少對小規(guī)格(如φ100 mm以下)的鑄錠進行均勻化退火處理，以消除偏析現象[2]，從而為“白斑”的產生創(chuàng)造了條件。
　　2.2擠壓—熱處理工藝的影響
　　為提高生產效率，在生產操作中，常采用低溫高速擠壓，由于擠壓速度引起的“熱效應”使制品在模具出口處的淬火溫度大大提高，而在固定出料臺上與表面溫度為80～110℃(或略低)的石墨板(或輪)接觸時，型材表面就會因受到“急冷換熱”作用而使該部分的合金元素Mg、Si的濃度比正常部位的偏高一些。在隨后的人工時效過程中，該部位就會析出粗大的β′(Mg2Si)相[3]；未經均勻化退火處理且加熱溫度偏低的6063鋁合金鑄錠由于擠壓時所引起的“熱效應”不足以使型材的淬火溫度升高到500℃以上，這不但會使鑄錠中的一少部分β(Mg2Si)相保留在型材組織中，還會使高溫固溶于α(Al)基體相中的Mg、Si元素發(fā)生如上述中所講的變化。這些因素為“白斑”的產生準備了組織上的條件。
　　2.3表面堿蝕處理的影響
　　對Si含量大于Fe的含量，過剩Si在α(Al)晶內或晶界附近偏聚而形成游離單晶Si相。陰極相Si與偏析出的陽極相Mg2Si，或陽極相α(Al)基體與粗大的陰極相Mg2Si在堿蝕液中發(fā)生了“原電池效應”；其結果是：游離Si周圍的α(Al)固溶體快速溶解或者粗大的Mg2Si相優(yōu)先于α(Al)固溶體溶解，從而在型材表面留下了一個個淺而平的“腐蝕坑”[4]
　　此外，有些學者提出：白斑與NaA1O2的水解反應有關。當Al3＋濃度與總的NaOH濃度之比大于0.35時，NaAlO2穩(wěn)定性下降而水解析出的Al(0H)3沉淀在鋁材表面，由于水洗不徹底，也容易出現斑點或塊狀“白斑”。然而，筆者認為：這主要與堿蝕添加劑中所含結垢抑制劑(如羥基羧酸鹽、酒石酸鈉等)的作用有關。具體而言，在穩(wěn)定的堿蝕工藝條件下，羥基羧酸鹽能與Al(0H)3發(fā)生可逆絡合反應而生成可溶性絡合陰離子(其反應式見下圖1)：
 　圖1　羥基羧酸鹽與Al(OH)3的絡合反應

　　2.4硫酸陽極氧化工藝的影響因素
　　一般地，當硫酸濃度太高、或電解溫度過高、或者氧化槽硫酸溶液中Al3＋含量大于20 g/L時，隨著Al3＋的增加，處于正常溫度(20℃左右)下的下列電離平衡狀態(tài)式被破壞，使硫酸氧化槽中的Al(0H)3呈絮狀沉淀析出并附著于型材表面溝槽或Al2O3膜針孔內，清水洗不凈，封孔也不易；風干后，表面即出現白色斑點。

3　解決方法

　?、賴栏窨刂苹瘜W成分，要求Si的過剩量不大于0.20%，且含Zn量不大于0.05%，同時，盡量對鑄錠進行均勻化退火處理，處理后采用快速冷卻方式對鑄錠進行冷卻。
　　②將固定出料臺上的首未石墨輥的軸線稍作改造，使其高度可調，有條件的話使用比石黑絕熱性更好的材料代替石墨。
　　③采用下限溫度擠壓