1、提高淬火冷卻強度 減少鋁型材黑斑 95-4山東鋁業公司鋁加工廠楊立城陳貴子6063-T5建筑型材陽極氧化后表面有時出現黑斑。黑斑影響裝飾效果和降低機械性能。黑斑形成的主要原因是擠壓淬火冷卻強度不足，高溫型材某些部位接觸其他物體時局部急冷后，受周圍高溫熱傳導引起再加熱過程，從而使其組織不均勻和Mg2Si大量析出所致。1前言6063-T5合金建筑型材有時陽極氧化后表面出現黑斑而成為廢品，我廠開工生產以來，由于黑斑廢品造成一定的經濟損失(表1)。本文根據我廠的實際情況，對黑斑形成的原因進行了探討和總結。2黑斑的特征(1)黑斑部位的主要特征是表面粗糙、呈暗灰色、硬度低(表2)。(2)黑斑的形狀不規則，

2、但其沿型材縱向的寬度尺寸基本與步進梁石墨條寬度相近。(3)同一根鑄錠所擠出的型材上，型材尾部出現黑斑的傾向性比頭部要大得多。單根型材上相鄰黑斑的間距與步進冷床的固定梁間距相吻合。(4)夏季產生的傾向性大；空心、壁厚或平板狀型材易產生。3黑斑形成的原因據資料介紹1，美國國家標準局的科研人員用2系合金140mm厚板經機加工后在零件中都出現了軟點這一現象，提出了一種觀點：“軟點區域是快速冷卻后被其他高溫區域傳來的熱流再加熱的結果”。在擠壓機上淬火的6063型材有時也觀察到這種類似現象，即眾所周知的黑斑，因陽極氧化處理后這些區域變黑而定名。試分析我廠型材生產過程黑斑形成的原因：我廠擠壓機初料臺上方到1

3、990年年底為止，未安裝風冷淬火裝置，擠出后的型材靠自然空氣冷卻淬火。有、無風冷淬火裝置情況下型材沿長度方向某些部位的冷卻溫度見表3。從表3可知，在無風機冷卻的情況下，具有470480高溫的擠出型材與步進冷床固定梁的石墨條接觸時局部區域溫度迅速下降，但后受兩側高溫部位區域的熱傳導作用又實現了溫度回升的再加熱過程，從而形成了與其他正常部位不一致的組織。電鏡組織表明：正常區，表面較致密，橫截面內Mg2Si質點較少；黑斑區，表面較疏松，橫截面內Mg2Si質點較多。6063合金中的Mg、Si含量一般按1.73：1配比，以保證合金最佳的綜合性能。測定黑斑區的成分(表4)后發現，黑斑區內有過剩的Mg或Si

4、存在。過剩的Mg、Si都能增大合金的晶間腐蝕，所以型材在經過堿蝕和陽極氧化處理后，該局部不但對光的折射能力與周圍區域不同，光學顯微鏡下觀測到呈黑色漢字狀的Mg2Si相存在，肉眼觀察下呈暗灰色，即形成了通常所說的“黑斑”。4減少型材黑斑的措施根據黑斑出現的原因，我廠提出減少型材黑斑的措施是： (1)提高擠壓淬火時的冷卻強度Mg2Si在6063合金中的含量約占1.2%2。根據(Al)-Mg2Si偽二元相圖，當使型材上到步進冷床時的溫度降到200以下，則此時約95%的Mg2Si在Al中固溶，型材將不會出現黑斑，故在1990年年底我廠從距擠壓機出口3m處開始沿型材流向安裝了8臺FT35軸流式風機，風扇

5、與型材之間的垂直距離為800mm，以增加擠壓淬火強度，收到了明顯的降溫效果(表3)。 (2)將步進冷床與型材接觸的良導熱體改為不良導熱體將步進冷床上的石墨條改為膠木條，以減弱接觸部位受冷后的冷卻梯度，也就降低了接觸部位冷卻后再加熱過程的不良影響。通過上述措施，收到了明顯效果，有黑斑的型材由占年產量的2.04%降到占0.36%，提高了企業的經濟效益(表5)。注：每噸黑斑型材的經濟損失按型材銷售價減去公司內部的廢料價后，按1萬元/t估算需要說明的是，由于我廠一臺擠壓機上生產許多種不同斷面規格的型材，型材截面積相差十幾倍，某些大斷面積型材受空間和操作環境的制約，現所增設的淬火風機還不能使這類型材溫度達到降至200以下的理想狀態，故該情況下黑斑還不能徹底消除，這也正是我廠有待進一步改進的課題。5結束語6063-T5合金建筑型材陽極氧化后表面出現黑斑缺陷的原因，是擠壓淬火時冷卻強度不足、型材某些部位接觸其他物體時局部急冷和周圍高溫熱傳導的再加熱過程，導致了合金局部組織與正常部位組織不一致，并產生Mg2Si大量析出，該不正常組織的部位經陽極氧化后形成了黑斑。防止黑斑出現的根本措施是提高擠壓淬火的冷卻效果，使型材擠壓淬火后與其化物體接觸時的溫度降至200以下。參