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技术丨铝型材6063氧化外观---表面斑点阴阳色怎么---？

生活水平的提高，铝合金门窗、铝合金幕墙的使用越来越普及，然而不少的铝合金在使用一段时间以后，表面出现形态各异的腐蚀缺陷，其中斑点腐蚀较为常见，---影响铝型材的使用性能及装饰效果。

为了合理---铝型材的表面，达到控制表面斑点腐蚀的目的，很有---对斑点缺陷做深入细致的分析。本文以6063铝型材经阳极氧化后表面出现的斑点腐蚀为研究对象，分析斑点腐蚀的本质、成因及生成机理，探讨产生斑点腐蚀的关键因素。

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斑点腐蚀的本质分析

　　由所使用的6063铝型材成分可知，为了---mg元素充分形成强化相mg2si，一般在配制合金成分时人为的使si元素适量过剩。因为随着si含量的增加，合金的晶粒变细，热处理效果较好。但另一方面，si的过剩也有面作用，使合金的塑性降低，耐蚀性变坏。

研究表明：过剩si不仅能形成游离态的si相，还会与基体形成α相al12fe2si和β相al9fe3si2，这样在铝合金中存在游离态的si相、α相al12fe2si、β相al9fe3si2等阴极相粒子和阳极相mg2si粒子。α相和β相对合金的腐蚀性能影响很大，尤其是β相能---降低合金的腐蚀性能。

斑点处残留物的成分主要是游离si相和alfesi相，同时发现氯元素在残留物处也发生了吸附，这说明cl-参与了腐蚀过程。腐蚀区中锌元素含量较基体高得多，说明合金中的杂质元素锌也参与了腐蚀过程。

　　阳极氧化工序中，阳极相mg2si是合金的点蚀源。在阳极氧化碱洗时，mg2si粒子优先溶解而形成蚀坑，其中镁溶解在溶液中而硅在铝合金上残留下来，当蚀坑---在晶粒上就会使该晶粒颜色发暗。在---中和工序中硅不易除去，故斑点腐蚀蚀坑底部硅含量较其他区域高。

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斑点腐蚀的成因分析

　　影响斑点腐蚀的主要因素有预处理过程中的碱洗温度、碱洗时间以及合金成分中的zn、fe、si元素含量与合金的挤压状态等。在诸多因素中，挤压状态起着关键性的作用，它关系到对腐蚀性能有较大影响的zn、fe、si等元素的分布，以及金属键间化合物等粒子的析出位置。

在较粗的挤压条纹区中，斑点腐蚀分布具有明显的方向性，因为这个区域挤压时阻力较大，应力多在此集中，该处金属的晶格发生---畸变，成为局部高自由能区，在随后的再结晶过程中优先形核，为了降低界面能和处于稳定态，此处晶粒不仅异常长大，而且mg2si阳极相、游离si、fesial、feal3等阴极相优先析出，为后续的斑点腐蚀创造了条件。

　　由于上述原因，在析出游离si、fesial、feal3等金属问化合物的晶界附近出现硅铁元素的贫乏区，此区近乎为纯铝，电位为负是阳极，它与金属间化合物是阴极构成了微电池，在腐蚀介质的作用下，微电池中阴极相如游离si、fesial、feal3周围的si、fe贫乏区是阳极相优先溶解，而mg2si也发生溶解，结果阳极相周围al的溶解形成了带有残留物的腐蚀坑，阳极相溶解则形成没有残留物的腐蚀坑。

当腐蚀条件继续恶化如温度上升、碱洗时间长等的情况下，基体al继续溶解，腐蚀坑向深的方向发展，于是表面形貌就表现为部分带有残留物的腐蚀坑和部分无残留物的腐蚀坑，由二者构成了前面所述的斑点腐蚀。

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斑点腐蚀生成机理分析

　　6063是al-mg-si系合金，mg2si的时效强化相。为提高合金强度，生产中常使si元素含量过剩，由过剩si便形成了游离si、fesial相粒子。这些粒子在挤压工艺不当及热处理不规范的情况下，可能导致与feal3、mg2si粒子一起在晶界处偏聚或偏析，这就构成了点蚀源。

根据腐蚀学理论，阴极质点周围的阳极铝会优先腐蚀，生成的al3+向阴极扩散，而溶液中的oh-向阳极扩散，终在阴阳极的界面沉淀出白色絮状的aloh3，干涸后在铝材的表面构成白点。即所谓的斑点腐蚀。相应的化学方程式如下：

al***al3++3e阳极

al3++3oh-***aloh3↓阴极

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活性元素的影响

4.1

zn元素的加速作用

　　固溶在铝合金中的锌以“溶解-再沉积”的方式加速晶粒腐蚀，合金表面上沉积的锌或铁以及高电位脱溶物fesial和游离硅等阴极性粒子能起到有效的阴极作用，加快溶解氧的还原过程，促进腐蚀不断扩展、加深。

　　zn元素碱洗时随al的溶解而以znoh42-和znoh-3的形式溶于碱液中。又因为zn的电位-0.76v较al的电位-1.67v正，当碱液中zn离子的浓度增至一定数值时，zn就会选择性地沉积在腐蚀坑中的残留物上，所以会出现zn元素偏高的异常现象。另一方面，由于zn、al二者的电位差较大，导致微电池中的腐蚀电流很大，阴极性粒子fe、si贫乏区基本为纯铝溶解较快，这种腐蚀终表现为斑点腐蚀。

4.2

cl-的活化作用

　　作为外部因素的cl-对斑点腐蚀非常敏感，具有诱发、加重点蚀的作用。研究结果发现，脱脂酸中的cl-会在钝化膜缺陷处吸附，并穿透钝化膜吸附于基体上。

此处的铝元素由于被活化而迅速溶解，于是钝化膜被破坏，形成电偶电池结构，在酸性介质的作用下，局部腐蚀电流较大，此时cl-与溶解的a13+发生如下络合反应：al3++cl-+h2o***alohcl++h+，使溶液的酸性进一步加强，腐蚀条件恶化。

当cl-浓度时，络合反应向右进行，钝化膜上的活性点会---增加，在随后的碱洗过程中优先溶解，从而出现较为---的斑点腐蚀。

4.3

ph值的促进作用

　　水洗水中的ph值小于2或者大于4时，很少发生斑点腐蚀。颜色发暗时的晶粒由灰色向黑色转变过程中，水洗槽中的ph值起到了一定的促进作用。

　　当水洗水中ph＞4时，铝型材表面形成的钝化膜比较完整、致密，h+、cl-的吸附、活化、破坏作用---减弱，故型材很少甚至没有腐蚀发生；当ph＜2时，铝型材表面处于活性溶解状态，无钝化膜形成，所以也不会出现斑点腐蚀。

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结论

　　6063铝型材斑点腐蚀是因铝合金中阳极相mg2si的偏析、粗化引起的，而合金中杂质元素zn及溶液中cl-和ph值加速了斑点腐蚀的发生与发展。

应适当调整合金中的镁硅元素比，不宜使硅元素含量过高，并合理安排时效制度以防止mg2si粒子的偏聚，以免影响铝型材的腐蚀性能。

控制合金中微量元素zn以及处理过程中溶液的cl-浓度和ph值，减轻活性元素的面影响。

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铝型材镶嵌合金模具设计方法及分析

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模具设计原理

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模具设计分析

4.1 上模设计

   从图2中可知，分流组合模上模的型芯是凸在上模基体外侧的，基根部与基体相连接，因此，在上模基体与型芯相连接的模体部分必然是一个实体。为了实现上模型芯与基体以镶嵌的形式相连接，在与型芯根部相连接的基体疗分设计出一个阶梯式方孔，如图5所示，将上模型芯部分设计成如图6所示的与上模本体镶嵌的形式，基根部设计成方形，与基体上相对应的方孔按h8/r7的配合形式设计，这样就使上模型芯与上模本体间以过渡配合的形式相连接。方形的设计可以有效地防止镶块在基体中转动。

▲图5 镶嵌式上模

▲图6 上模镶块

由于分流组合模在工作时，铝料是从流口方向进入模腔的焊合室内，为了防止型芯在---的挤压力作用下，沿工作压力方向被挤出上模基体，将上模本体设计成形式的方孔，同时设计了如图7所示的堵板，使之与上模型芯镶块之间用螺栓连接，---上模型芯镶块在挤压时不至于从上模本体中挤出，更换时只需取下堵板和螺栓，即对型芯进行更换，简便易操作。

▲图7 堵板  

4.2 下模设计

   对于下模的可互换式设计，其设计方案要比上模简单，且容易加工。由于下模型孔是在焊合室平面内加工成形的，因此，根据工作时的受力特点，在设计下模时，将焊合室底面设计成如图8所示的阶梯形式，与之相配合的下模型孔也设计成相对应的阶梯形式，如图9所示。在下模基体与型孔镶块相配合处采用h8/r7的过渡配合形式。这种阶梯式的设计方案，可以有效地避免型孔镶块在挤压时从下模基体内挤出。在装配时下模镶块可直接沿阶梯方向装入下模基体即可，不需进行其它形式的连接即可使用，使之容易拆卸更换。

▲图8 镶嵌式上模

▲图9 下模镶块

▲图10 本厂上模镶合金块

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结论分析

这种分流组合模互换式的设计方案，不论是方管还是圆管系列都可以采用此设计思路，即可减少和避免大量的材料浪费，还可缩短模具的加工周期，提高模具的加工速度，为生产赢得-的时间。这种设计方案只适用于单型芯的分流组合模的设计，对于多型芯的分流组合模，还可以采用半嵌入式，铝型材工模具设计与生产工艺从型芯代面固定的设计方案。对于上模镶合金模具耐磨且生产产量高，不易磨损掉并且模具使用周期长，寿命高。

工业铝材出产具有的---

铝材作为一种可塑性---的金属，在工业出产的各个方面都有着重要运用。并且铝型材具有以下特征。

     现在工业铝型材价格在欧美的门窗料出产厂家中很遍及，运用工业铝型材价格到达抱负意图的概念现已被广泛承受。即便在塑钢门窗工业中，带隔热规划的铝合金门也被用于塑钢范畴。或许有人会问，为什么要用工业铝型材？因为工业铝型材价格有如下优势：

　　1. 树立工业铝型材挤料出产线，技能不复杂且出资不高，在中国，现已有多条挤料出产线。

　　2. 工业铝型材可在短时间内规划并挤出，一个好的铝合金模具只需要7-10天就可投产。

　　3. 工业铝型材价格模具---，平均每个铝合金公司模具2500到8000元之间。

　　4. 工业铝型材模具易于加工，大多数的铝合金公司都有---的规划经历。