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鋁卷鋁板的硬鋁合金一般指鋁銅合金,與其他鋁合金相比,硬鋁合金具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,在冷態(tài)熱態(tài)下都可以進(jìn)行壓力加工。在退火和淬火狀態(tài)下具有良好的塑性,焊接性較好,熱處理效果佳。鋁銅合金適用于軋制板材、型材和制造鍛件,廣泛用于機(jī)械制造和工業(yè)等。 但是,鋁銅合金耐蝕性很差,容易發(fā)生局部腐蝕、品間腐蝕和應(yīng)力腐蝕疲勞。因此,實(shí)際使用中往往還要進(jìn)行涂覆、電鍍、包覆純鋁和陽極氧化等表面處理。陽極氧化是硬鋁合金其硬度、耐腐蝕性能的有效方法,但硬鋁合金的陽極氧化一直是表面處理界的難題。 一般認(rèn)為,在氧化過程中CuAI2相濟(jì)解較快,常常成為電流聚集的中心,容易使該部位的膜層過熱而沼解,擊穿燒毀零件。目前,硬鋁合金陽極氧化主要從兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn):一是改進(jìn)電解液和操作工藝:二是改變電源的電流輸出形式。 上述兩種方法確實(shí)在一定程度上改善了硬鋁氧化膜的性能。前者的改進(jìn)主要是在氧化液中添加有機(jī)添加劑降低電解質(zhì)溶液對硬鋁纂體腐蝕的能力,同時(shí)配以低溫的氧化條件,能緩解鋁銅合金的過度溶解和過熱問題。改變電流方式主要是采用換向直流、交流、交直流疊加以及各種脈沖電流的電源輸出。
鋁卷生產(chǎn)廠家談合金的變質(zhì)和細(xì)化晶粒早在20世紀(jì)50年代,和美國等國的科學(xué)家就Al-Si合金的變質(zhì)處理進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)對Al-Si共晶體變質(zhì)有效的元素共有18種,但從經(jīng)濟(jì)性、工藝性以及對環(huán)境的污染程度等因素考慮,。 近年來,關(guān)于稀土的變質(zhì)作用和變質(zhì)機(jī)理研究得較多。20世紀(jì)8o年代初期,就稀土對Al-Si共晶合金的變質(zhì)效果進(jìn)行了研究,不同稀土元素的變質(zhì)效果不同,變質(zhì)作用強(qiáng)的稀土元素是Eu,其次是La,再次是Ce,Pr,Nd和混合稀土,而在具體實(shí)驗(yàn)條件下E:和Y則幾乎沒有變質(zhì)作用。 長期的研究表明稀土元素是一種良好的長效變質(zhì)劑,并且具有重熔性。例如,含0.056wt.%La的變質(zhì)合金,經(jīng)反復(fù)熔化一凝固10次,每次取樣進(jìn)行金相檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)仍有變質(zhì)效果,化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)La的濃度尚有0.035wt.%,仍處于變質(zhì)范圍之內(nèi)。 每種稀土元素變質(zhì)劑都具有其變質(zhì)的范圍和含量,且在不同的合金中變質(zhì)的效果是不同的。稀土元素可以增加液態(tài)金屬結(jié)晶中心、增加表面張力、增加過冷度,在析出相或生長相的表面生成一層吸附膜,阻礙晶粒繼續(xù)長大,達(dá)到細(xì)化晶粒的目的。
在鑄軋鋁卷鋁板時(shí),板帶連續(xù)不斷快速冷卻結(jié)品,這是一種非平衡結(jié)品過程。因此合金在鑄軋過程中容易在晶內(nèi)因過飽和固溶形成Mn,Fe成分偏析、區(qū)域偏析和AIMn或AIFe系金屬間化合物,以及過飽和應(yīng)力等。Mn與鋁基體作用形成的MnA16,在晶內(nèi)和晶界不均勻析出,形成針狀、棒狀和魚骨狀第二相組織,導(dǎo)致鑄軋板帶中的Mn含量發(fā)生嚴(yán)重的偏析,這種組織在深沖時(shí)容易產(chǎn)生橘皮和裂紋。 晶內(nèi)形成的這些化合物屬晶格常數(shù)較大的正交晶系或斜方晶系,一般都呈針狀、棒狀、枝晶狀等形貌,棱角等部位比較尖銳,在后續(xù)冷軋和熱處理中難以改變這種形貌,而且會(huì)遺傳到終成品,在后續(xù)冷軋和熱處理中難以改變這。 這是因?yàn)殇X液的凝固是從結(jié)晶器的內(nèi)壁開始,垂直于冷卻面的方向向鋁液內(nèi)部擴(kuò)展,所以鑄造組織具有明顯的方向性;隨著鋁凝固層的增厚,傳熱系數(shù)減小,內(nèi)外品核的形成和長大的不一致導(dǎo)致晶粒的形狀、位向和大小也隨之變。 因此,為了Mn的偏析,使鑄軋坯料晶粒和枝晶內(nèi)的溶質(zhì)分布均勻,同時(shí)坯料組織中固溶體溶質(zhì)的含量,改變晶界或枝晶界上的金屬間化合物的形態(tài),變成球狀粒子,改善產(chǎn)品的性能,進(jìn)行均勻化處理顯得很重要。均勻化處理依據(jù)的原理是原子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng),溫度不同原子擴(kuò)散速度不同,其擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力也不同。
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合金類型不同在氧化過程中的形式也不同,英國曼砌斯特大學(xué)腐蝕防護(hù)中心對各種合金類型的行為進(jìn)行了歸納研究,大致分為三類:一,Li和Mg元素,在合金z氧化膜界面立即氧化,然后進(jìn)入氧化膜中;二,Cu和Zi元素在被氧化之前,在合金/氧化膜界面富集;三,Au元素在陽極氧化膜中富集,但并不發(fā)生氧化。 合金發(fā)色法研究重點(diǎn)是在出適合陽極氧化的合金類型。一般而言,Si或Cu不利于陽極氧化進(jìn)行,但Mn,Mg的加入還是對氧化有利,但其氧化電位比純鋁可能稍有不同。合金元素在膜層中不同存在形式,使得膜層呈現(xiàn)出各種不同顏色。 特殊電解液氧化著色的研究比較活躍,主要是通過改變不同氧化電解液組分,經(jīng)過適當(dāng)氧化工藝,使鋁合金膜層顯色的過程。一般是采用有機(jī)酸做主成分,如:磺基水楊酸,磺酸,等,添加輔助成分,如加少量或鹽,在高電壓大電流密度下著色。 其膜的色調(diào)與有機(jī)酸種類,電解液工藝條件有關(guān)。顯色原因可能是氧化電解液組分嵌入了膜層中,改變了膜層的結(jié)構(gòu)和性能。通過添加劑的加入,還能實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)陽極氧化整體著色一步處理。本嚴(yán)格遵循相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定,絡(luò),如有請告知。
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