第

48

卷第

2

期

2019

年

4

月

DOI：10．3969/j．issn．1671

－

6795．2019．02．014

有

金屬加工

NONFEＲＲOUSMETALSPＲOCESSING

Vol.48No.2

April2019

6061

鋁合金陽極氧化后黑斑原因分析

周

京輝

（

佛山市三水鳳鋁鋁業(yè)有限公司

，

廣

東佛山

528133）

摘要

：

采用韋氏硬度鉗

、

掃描電鏡設(shè)備

、

能譜分析設(shè)備和金相顯微鏡

，

對

6061

鋁合金陽極氧化后局部黑斑及正常表面

進(jìn)行宏觀

、

顯微形貌特征綜合分析

；

指出局部黑斑是由于噴霧淬火時(shí)

，

某噴頭堵塞未形成霧狀而直接噴水造成的

，

并提

出改正措施

。

關(guān)鍵詞

：6061

鋁合金

；

黑斑

；

退火

；Mg

2

Si；

淬

火

中圖分類號

：TG178．2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼

：B

文章編號

：1671

－

6795（2019）02

－

0054

－

03

6061

鋁

合金

，

是中等強(qiáng)度

Al

－

Mg

－

Si

合金

，

廣泛用

于建筑模板

、

汽車避震器

、

保險(xiǎn)杠

、

自行車車身

、

板材

、

棒材等領(lǐng)域

，

主要從合金成分

、

擠壓工藝

、

時(shí)效工藝等

來研究提高性能

、

降低能耗

。

根據(jù)型材截面尺寸通過

選擇強(qiáng)風(fēng)

、

噴霧

、

噴水或穿水方式來達(dá)到

6061

合金的

150mm

高

、

淬火要求

。

本文所述型材是

500mm

寬

、

7mm

厚的

6061

－

T6

材質(zhì)的帳篷管

，

選擇噴霧淬火

，

針

對

6061

合金氧化后出現(xiàn)黑斑問題

，

從淬火工藝查找

原因

，

以期指導(dǎo)正常生產(chǎn)

。

圖

1

陽極氧化后型材表面中間顯現(xiàn)黑斑

Fig．1Blackspotsappearinsurfaceofprofileafteranodicoxidation

1

實(shí)驗(yàn)材料及方法

使

用Φ

518mm

的

6061

合金鋁棒

，

合金的名義成

2

2．1

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

硬度檢驗(yàn)

%）

為

，Si0．61，F(xiàn)e0．17，Cu0．20，Mn0.91，

分

（

質(zhì)量分?jǐn)?shù)

，

Mg0．91，Zn0．01，Ti0．01，Al

余量

。

經(jīng)長棒加熱爐加熱

至

500℃～510℃，

然后在線剝皮至Φ

510mm，

用

90MN

正

150mm

高

、7mm

厚的

6061

－

T6

向擠壓機(jī)擠壓

500mm

寬

、

材質(zhì)的帳篷管

，

擠壓速度

4m/min，

使用在線噴霧淬

火

。

按訂單長度鋸切后時(shí)效

，

再做陽極氧化表面處

理

，

底面中間局部出現(xiàn)沿?cái)D壓方向的黑斑

，

如圖

1

所

示

A

處

。

將該型材脫掉氧化膜

，

用韋氏硬度鉗分別檢驗(yàn)

A

處與

B

處外表面及內(nèi)表面的硬度

；

然后將

A

與

B

處各

2#，

切一小樣品下來

，

編號為

1#、

經(jīng)過粗磨

、

拋光

，

再用

2

#樣品橫截面

；

掃描電鏡和能譜觀察分析

1#、

2

#樣腐蝕后在金相顯微鏡下觀察

。

然后將

1#、

表

1

為用韋氏硬度鉗檢驗(yàn)

A

處與

B

處內(nèi)

、

外表面

的硬度數(shù)值

。

由表

1

可知

，

黑斑區(qū)域硬度低于正常區(qū)

域硬度

，

且外表面低于內(nèi)表面硬度

。

表

1

Tab．1

不同位置硬度實(shí)測數(shù)值

Measuredvaluesofhardnessatdifferentlocati

位

置

A

處

外表面

A

處

內(nèi)表面

B

處外表面

B

處內(nèi)表面

韋氏硬度

/HW

8

10

15

15

2．2

掃描電鏡觀察

2

#樣品

，

用掃描電鏡分別觀察

1#、

如圖

2

所示

。

收

稿日期

：2018

－

05

－

10

第

2

期有

金屬加工

55

由圖

2

可見

，

兩個(gè)樣品都有黑顆粒狀物質(zhì)

，

其中

1#1

#樣品黑顆粒物質(zhì)直徑約為顆粒物質(zhì)的

10

倍

，

20um，2

#號樣品黑顆粒物質(zhì)直徑約為

10um。樣品單位面積內(nèi)黑顆粒物質(zhì)數(shù)量約是

2

#樣品黑

圖

2

樣

品顯微形貌

Fig．2Samplemorphology

2．3

能譜分析

1

#樣晶粒粗大無規(guī)律分布

，

由圖

3

可知

，

圖中粗大的

晶粒寬度約

500um；2

#樣晶粒組織較細(xì)大致呈平行分

布

，

圖中晶粒寬度約

300um。

2

#樣品的黑顆粒狀物質(zhì)進(jìn)行能譜分析

，

對

1#、

Mg、Al、

見表

2。

由表

2

可知

，

黑顆粒物質(zhì)主要含

O、

Si

元素

，

其中

Mg

與

Si

的原子比例約為

2∶1，

可以判

斷黑點(diǎn)物質(zhì)含有

Mg

2

Si

相

。

表

2

Tab．2

樣品黑顆粒狀物質(zhì)能譜結(jié)果

substancesofsample

樣號元素重量百分比

/%

原子百分比

/%

3

分

析討論

6061

鋁

合金帳篷管經(jīng)在線噴霧淬火

（

圖

4（a）

），

Energydispersiveresultsofblackgranular

導(dǎo)致

由于局部某噴頭未噴霧而直接噴水

（

圖

4（b）

），

A

處冷卻過快

，

且外表面比內(nèi)表面冷卻快

，

而后沿?cái)D

壓方向噴霧正常

，

高溫部分向

A

處傳熱

，

導(dǎo)致

A

處又

回溫

，

形成退火

，

晶粒長大

，

且強(qiáng)化相

Mg

2

Si

析

出并長

大至

20um

左右

，

使該處強(qiáng)化相不夠彌散

（0．1um

左

從而使時(shí)效后該處硬度較正常區(qū)域低

。

同時(shí)由

右

）

，

導(dǎo)致該處陽極氧于

Mg

2

Si

相對鋁基體處于電勢高位

，

化時(shí)腐蝕嚴(yán)重

，

從而出現(xiàn)陽極氧化后顯現(xiàn)黑斑現(xiàn)象

。

經(jīng)過現(xiàn)場檢查淬火裝置

，

發(fā)現(xiàn)黑斑區(qū)域下方有

2

個(gè)噴霧噴頭噴灑的霧沒有散開

，

將噴頭拆下來

，

發(fā)現(xiàn)

里面有鐵銹

、

泥沙等雜質(zhì)堵塞

。

將噴頭徹底清洗后再

安裝上去

，

同時(shí)檢修其他噴頭

，

仔細(xì)觀察噴霧狀態(tài)

，

正

常后再安排上機(jī)生產(chǎn)

，

后續(xù)未再出現(xiàn)氧化后黑斑

現(xiàn)象

。

O

1

#Mg

Al

Si

O

2

#Mg

Al

Si

5．40

17．09

65．45

12．06

4．19

15．73

71．17

8．90

8．66

18．04

62．27

11．02

6．78

16．74

68．27

8．20

2．4

金相觀察

2

#樣腐蝕后做金相觀察

，

對

1

#樣

、

如圖

3

所示

。

56

有

金屬加工第

48

卷

圖

3

Fig．3

樣品邊部金相組織

Sampleedgemetallographicstructure

圖

4

Fig．4

噴霧冷卻示意圖

Spraycoolingdiagram

4

結(jié)論

（1）

在

線淬火不均勻

，

導(dǎo)致型材局部溫度從高溫

陽極氧化時(shí)腐蝕嚴(yán)重

，

呈現(xiàn)黑斑表象

。

參考文獻(xiàn)

．1

版

．

長沙

：

中南工業(yè)大

［1］

王祝堂

，

田榮璋

．

鋁合金及其加工手冊

［M］

1989：113．

學(xué)出版社

，

［2］

肖亞慶

．

鋁加工技術(shù)實(shí)用手冊

［M］．

北京

：

冶金工業(yè)出版社

，

2005：124．

到低溫再到高溫的變化

，

使局部出現(xiàn)退火現(xiàn)象

，

從而

晶粒長大

；使其強(qiáng)化相

Mg

2

Si

大量析出

，

（2）Mg

2

Si

大

量析出位置

，

時(shí)效后其硬度低于正常

固溶位置的硬度

；

其電位相對鋁基體處于電勢高位

，

AnalysisonBlackSpotof6061AluminumAlloyafterAnodizing

ZhouJinghui

（GuangdongFengluAluminumCo．，Ltd．，F(xiàn)oshan528133，China）

Abstract：Inthispaper，localblackspotsandnormalsurfaceof6061aluminiumalloyafteranodizingaredetectedandanalyzed

byWechslerhardnesstester，scanningelectronmicroscopy，energydispersivespectrometerandmetallographicmicroscope．

Theresultowthatthelocalblackspotsarecausedbydirectsprayingofwaterwithoutfoggyformingwhenanozzleis

blockedduringsprayquenching，andthecorrectionmeasuresareputforward．

Keywords：6061aluminumalloy；blackspot；annealing；Mg

2

Si；quenching