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      行業(yè)新聞
      6063鋁棒質(zhì)量提高的措施探討

         一、合金成份的選擇

          1.合金元素含量的選擇

          6063合金成份有一個(gè)很寬的范圍,具體成份除了要考慮機械性能、加工性能外,還要考慮表面處理性能,即型材如何進(jìn)行表面處理和要得到什么樣的表面。

          例如,要生產(chǎn)磨砂料,Mg/Si應小一些為好,一般選擇在Mg/Si=1-1.3范圍,這是因為有較多相對過(guò)剩的Si,有利于型材得到砂狀表面;若生產(chǎn)光亮材、著(zhù)色材和電泳涂漆材,Mg/Si在1.5-1.7范圍為好,這是因為有較少過(guò)剩硅,型材抗蝕性好,容易得到光亮的表面。

          另外,鋁型材的擠壓溫度一般選在480℃左右,因此,合金元素鎂硅總量應在1.0%左右,因為在500℃時(shí),Mg2Si在鋁中的固溶度只有1.05%,過(guò)高的合金元素含量會(huì )導致在淬火時(shí)Mg2Si不能全部溶入基體,有較多的末溶解Mg2Si相,這些Mg2Si相對合金的強度沒(méi)有多少作用,反而會(huì )影響型材表面處理性能,給型材的氧化、著(zhù)色(或涂漆)造成麻煩。

          2.雜質(zhì)元素的影響

          ① 鐵,鐵是鋁合金中的主要雜質(zhì)元素,在6063合金中,國家標準中規定不大于0.35,如果生產(chǎn)中用一級工業(yè)鋁錠,一般鐵含量可控制在0.25以下,但如果為了降低生產(chǎn)成本,大量使用回收廢鋁或等外鋁,鐵就根容易超標。

          Fe在鋁中的存在形態(tài)有兩種,一種是針狀(或稱(chēng)片狀)結構的β相(Al9Fe2Si2),一種為粒狀結構的α相(Al12Fe3Si),不同的相結構,對鋁合金有不同的影響,片狀結構的β相要比粒狀結構α相破壞性大的多,β相可使鋁型材表面粗糙、機械性能、抗蝕性能變差,氧化后的型材表面發(fā)青,光澤下降,著(zhù)色后得不到純正色調,因此,鐵含量必須加以控制。

          為了減少鐵的有害影響可采取如下措施:熔煉、鑄造用所有工具在使用前涂涮涂料,盡可能減少鐵溶人鋁液。

          細化晶粒,使鐵相變細,變小,減少其有害作用。

          加入適量的鍶,使β相轉變成α相,減少其有害作用。

          對廢雜料細心挑選,盡可能的減少鐵絲、鐵釘、鐵屑等雜物進(jìn)入熔鋁爐造成鐵含量升高。

          ② 其它雜質(zhì)元素

          其它雜質(zhì)元素在電解鋁錠中都很少,遠遠低于國家標準,在使用回收廢雜鋁時(shí)就可能超過(guò)標準;在生產(chǎn)中,不但要控制每個(gè)元素不能超標,而且要控制雜質(zhì)元素總量也不能超標,當單個(gè)元素含量不超標,但總量超標時(shí),這些雜質(zhì)元素同樣對型材質(zhì)量有很大影響。特別需要提出強調的是,實(shí)踐證明,鋅含量到0.05時(shí)(國標中不大于0.1)型材氧化后表面就出現白色斑點(diǎn),因此鋅含量要控制到0.05以下。

          二、6063鋁合金的熔煉

          1.控制好熔煉溫度

          鋁合金熔煉是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄棒的最重要工藝環(huán)節之一,若工藝控制不當,會(huì )在鑄捧中產(chǎn)生夾渣、氣孔,晶粒粗大,羽毛晶等多種鑄造缺陷,因此必須嚴加控制。

          6063鋁合金的熔煉溫度控制在750-760℃之間為佳,過(guò)低會(huì )增大夾渣的產(chǎn)生,過(guò)高會(huì )增大吸氫、氧化、氮化燒損。研究表明,鋁液中氫氣的溶解度在760℃以上急劇上升,當熱減少吸氫的途徑還有許多,如烘干溶煉爐和熔煉工具,防止使用熔劑受潮變質(zhì)等。但熔煉溫度是最敏感因素之一,過(guò)離的熔煉溫度不但浪費能源,增加成本,而且是造成氣孔,晶粒粗大,羽毛晶等缺陷的直接成因。

          2.選用優(yōu)良的熔劑和適當的精煉工藝

          熔劑是鋁合金熔煉中使用的重要輔助材料,目前市場(chǎng)上所售熔劑中主要成份為氯化物,氟化物,其中氯化物吸水性強,容易受潮,因此,熔劑的生產(chǎn)中必須烘干所用原料,徹底除去水份,包裝要密封,運輸、保管中要防止破損,還要注意生產(chǎn)日期,如保管日期過(guò)長(cháng),同樣會(huì )發(fā)生吸潮現象,在6063鋁合金的熔煉中,使用的除渣劑、精煉劑、覆蓋劑等熔劑如果吸潮,都會(huì )使鋁液產(chǎn)生不同程度的吸氫。

          選擇好的精煉劑,選擇合適的精練工藝也是非常重要的,目前6063鋁合金的精煉絕大多數采用噴粉精煉,這種精煉方法能使精煉劑與鋁液充分接觸,可使精煉劑發(fā)揮****效能。

          雖然這個(gè)特點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的,但是精煉工藝也必須注意,否則得不到應有效果,噴粉精煉中所用氮氣壓力以小為好,能滿(mǎn)足吹出粉劑為佳,精煉中如果使用的氮氣不是高純氯(99.99%N2),吹入鋁液的氮氣越多,氟氣中的水份使鋁液產(chǎn)生的氧化和吸氫越多。

          另外,氟氣壓力高,鋁液產(chǎn)生的翻卷波浪大,增大產(chǎn)生氧化夾渣的可能性。如果精煉中使用的是高純氮,精煉壓力大,產(chǎn)生的氣泡大,大氣泡在鋁液中的浮力大,氣泡迅速上浮,在鋁液中的停留時(shí)間短,除氫效果并不好,浪費氮氣,增加成本。因此氮氣應少用,精煉劑應多用,多用精煉劑只有好處,沒(méi)有壞處。噴粉精煉的工藝要點(diǎn)是用盡可能少的氣體,噴進(jìn)鋁液盡可能多的精煉劑。

          3.晶粒細化

          晶粒細化是鋁合金熔鑄中暈重要的工藝之一,也是解決氣孔、晶粒粗大、光亮晶、羽毛晶、裂紋等鑄造缺陷的最有效措施之一。在合金鑄造中,均是非平衡結晶,所有的雜質(zhì)元素(當然也包括合金元素)絕大部分集中分布在晶界,晶粒越小,晶界面積就越大,雜質(zhì)元素(或合金元素)的均勻度就越高。

          對雜質(zhì)元素而言,均勻度高,可減少它的有害作用,甚至將少量雜質(zhì)元素的有害變?yōu)橛幸;對合金元素面言,均勻度高,可發(fā)揮合金元素更大的合金化艘能,達到充分利用資源的目的。

          在6063鋁合金的生產(chǎn)中,對磨砂料來(lái)說(shuō),由于要通過(guò)腐蝕使型材產(chǎn)生均勻砂面,那么合金元素及雜質(zhì)元素的均勻分布就顯得尤為重要。晶粒越細,合金元素(雜質(zhì)元素)的分布越均勻,腐蝕后得到的砂面就越均勻。

          三、6063鋁合金的澆鑄

          1.選擇合理的澆鑄溫度

          合理的澆鑄溫度也是生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋁棒的重要因素,溫度過(guò)低,易產(chǎn)生夾渣、針孔等鑄造缺陷。溫度過(guò)高,易產(chǎn)生晶粒粗大、羽毛晶等鑄造缺陷。

          做了晶粒細化處理后的6063鋁合金液,鑄造溫度可適當提高,一般可控制在720-740℃之間,這是因為:
          ① 鋁液經(jīng)晶粒細化處理后變粘,容易凝固結晶。
          ② 鋁棒在鑄造中結晶前沿有一個(gè)液固兩相過(guò)度帶,較高的鑄造溫度有較窄的過(guò)度帶,過(guò)度帶窄有利于結晶前沿排出的氣體逸出,當然溫度不可過(guò)高,過(guò)高的鑄造溫度會(huì )縮短晶粒細化劑的有效時(shí)間,使晶粒變得相對較大。

          2.有條件時(shí),充分預熱,烘干流槽、分流盤(pán)等澆鑄系統,防止水分與鋁液反應造成吸氫

          3.鑄造中,盡可能的避免鋁液的紊流和翻卷,不要輕易用工具攪動(dòng)流槽及分流盤(pán)中的鋁液,讓鋁液在表面氧化膜的保護下平穩流人結晶器結晶,這是因為工具攪動(dòng)鋁液和液流翻卷都會(huì )使鋁液表面氧化膜破裂,造成新的氧化,同時(shí)將氧化膜卷入鋁液。經(jīng)研究表明,氧化膜有極強的吸附能力,它含有2%的水份,當氧化膜卷入鋁液后,氧化膜中的水份與鋁液反應,造成吸氫和夾渣。

          4.對鋁液進(jìn)行過(guò)濾,過(guò)濾是除去鋁液中非金屬夾渣最有效的方法,在6063鋁合金的鑄造中,一般用多層玻璃絲布過(guò)濾或陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾,無(wú)論是采取何種過(guò)濾方法,為了保證鋁液能正常的過(guò)濾,鋁液在過(guò)濾前應除去表面浮渣,因為表面浮渣易堵塞過(guò)濾材料的過(guò)濾網(wǎng)孔,使過(guò)濾不能正常進(jìn)行,除去鋁液表面浮渣的最簡(jiǎn)單方法是在流槽中設置一擋渣板,使鋁液在過(guò)濾前除去浮渣。

          四、6063鋁合金的均勻化處理

          鑄造生產(chǎn)出的鋁合金棒其內部組織存在兩方面的問(wèn)題:
          ① 晶粒間存在鑄造應力;
          ② 非平衡結晶引起的晶粒內化學(xué)成份的不平衡。由于這兩個(gè)問(wèn)題的存在,會(huì )使擠壓變得困難,同時(shí),擠壓出的產(chǎn)品在機械性能、表面處理性能方面都有所下降。因此,鋁棒在擠壓前必須進(jìn)行均勻化處理,消除鑄造應力和晶粒內化學(xué)成份不平衡。

          均勻化處理就是鋁棒在高溫(低于過(guò)燒溫度)下通過(guò)保溫,消除鑄造應力和晶粒內化學(xué)成份不平衡的熱處理。Al-Mg-Si系列的合金過(guò)燒溫度應該是595℃,但由于雜質(zhì)元素的存在,實(shí)際的6063鋁合金不是三元系,而是一個(gè)多元系,因此,實(shí)際的過(guò)燒溫度要比595℃低一些,6063鋁合金的均勻化溫度可選在530-550℃之間,溫度高,可縮短保溫時(shí)間,節約能源,提高爐子的生產(chǎn)率。

          均勻化處理的節能措施:均勻化處理需要在高溫下通過(guò)較長(cháng)時(shí)間保溫,對能源需求大,處理成本高,因此,目前絕大多數型材廠(chǎng)對鋁棒未進(jìn)行均勻化處理。其最重要的原因就是均勻化處理需要較高成本所致。降低均勻化處理成本的主要措施有:
          ① 細化晶粒:細化晶?捎行У目s短保溫時(shí)間,晶粒越細越好。

          ② 加長(cháng)鋁棒加熱爐,按均勻化和擠壓溫度分段控制,滿(mǎn)足不同工藝要求。這一工藝主要好處是:不增加均勻化處理爐;充分利用鋁捧均勻化后的熱能,避免擠壓時(shí)再次加熱鋁棒;鋁捧加熱保溫時(shí)間長(cháng),內外溫度均勻,有利于擠壓和隨后的熱處理。

          綜上所述,生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)6063鋁合金鑄棒,首先是根據生產(chǎn)的型材選擇合理的成分,其次是嚴格控制熔煉溫度、澆鑄溫度,做好晶粒細化處理、合金液的精煉、過(guò)濾等工藝措施,細心操作,避免氧化膜的破裂與卷入。最后,對鋁棒進(jìn)行均勻化處理,這樣就可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋁棒,為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)型材提供一個(gè)可靠的物質(zhì)基礎。


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