6063鋁棒質量提高的措施探討

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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，即型材如何進行表面處理和要得到什么樣的表面。

　　例如，要生產磨砂料，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剩的Si，有利于型材得到砂狀表面；若生產光亮材、著色材和電泳涂漆材，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，Mg2Si在鋁中的固溶度只有1.05%，過高的合金元素含量會導致在淬火時Mg2Si不能全部溶入基體，有較多的末溶解Mg2Si相，這些Mg2Si相對合金的強度沒有多少作用，反而會影響型材表面處理性能，給型材的氧化、著色（或涂漆）造成麻煩。

　　2.雜質元素的影響

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

　　Fe在鋁中的存在形態有兩種，一種是針狀（或稱片狀）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青，光澤下降，著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、鐵屑等雜物進入熔鋁爐造成鐵含量升高。

　　②其它雜質元素

　　其它雜質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就可能超過標準；在生產中，不但要控制每個元素不能超標，而且要控制雜質元素總量也不能超標，當單個元素含量不超標，但總量超標時，這些雜質元素同樣對型材質量有很大影響。特別需要提出強調的是，實踐證明，鋅含量到0.05時（國標中不大于0.1）型材氧化后表面就出現白色斑點，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

　　鋁合金熔煉是生產優質鑄棒的最重要工藝環節之一，若工藝控制不當，會在鑄捧中產生夾渣、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，過低會增大夾渣的產生，過高會增大吸氫、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等。但熔煉溫度是最敏感因素之一，過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，還要注意生產日期，如保管日期過長，同樣會發生吸潮現象，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，都會使鋁液產生不同程度的吸氫。

　　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，可使精煉劑發揮最大效能。

　　雖然這個特點是顯而易見的，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生的氧化和吸氫越多。

　　另外，氟氣壓力高，鋁液產生的翻卷波浪大，增大產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，沒有壞處。噴粉精煉的工藝要點是用盡可能少的氣體，噴進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，雜質元素（或合金元素）的均勻度就越高。

　　對雜質元素而言，均勻度高，可減少它的有害作用，甚至將少量雜質元素的有害變為有益；對合金元素面言，均勻度高，可發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鋁合金的生產中，對磨砂料來說，由于要通過腐蝕使型材產生均勻砂面，那么合金元素及雜質元素的均勻分布就顯得尤為重要。晶粒越細，合金元素（雜質元素）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出優質鋁棒的重要因素，溫度過低，易產生夾渣、針孔等鑄造缺陷。溫度過高，易產生晶粒粗大、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：

　?、黉X液經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液固兩相過度帶，較高的鑄造溫度有較窄的過度帶，過度帶窄有利于結晶前沿排出的氣體逸出，當然溫度不可過高，過高的鑄造溫度會縮短晶粒細化劑的有效時間，使晶粒變得相對較大。

　　2.有條件時，充分預熱，烘干流槽、分流盤等澆鑄系統，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流槽及分流盤中的鋁液，讓鋁液在表面氧化膜的保護下平穩流人結晶器結晶，這是因為工具攪動鋁液和液流翻卷都會使鋁液表面氧化膜破裂，造成新的氧化，同時將氧化膜卷入鋁液。經研究表明，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.對鋁液進行過濾，過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濾或陶瓷過濾板過濾，無論是采取何種過濾方法，為了保證鋁液能正常的過濾，鋁液在過濾前應除去表面浮渣，因為表面浮渣易堵塞過濾材料的過濾網孔，使過濾不能正常進行，除去鋁液表面浮渣的最簡單方法是在流槽中設置一擋渣板，使鋁液在過濾前除去浮渣。

　　四、6063鋁合金的均勻化處理

　　鑄造生產出的鋁合金棒其內部組織存在兩方面的問題：

　?、倬Яｉg存在鑄造應力；

　　②非平衡結晶引起的晶粒內化學成份的不平衡。由于這兩個問題的存在，會使擠壓變得困難，同時，擠壓出的產品在機械性能、表面處理性能方面都有所下降。因此，鋁棒在擠壓前必須進行均勻化處理，消除鑄造應力和晶粒內化學成份不平衡。

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

　　均勻化處理的節能措施：均勻化處理需要在高溫下通過較長時間保溫，對能源需求大，處理成本高，因此，目前絕大多數型材廠對鋁棒未進行均勻化處理。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：

　?、偌毣Я＃杭毣Я？捎行У目s短保溫時間，晶粒越細越好。

　?、诩娱L鋁棒加熱爐，按均勻化和擠壓溫度分段控制，滿足不同工藝要求。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，避免擠壓時再次加熱鋁棒；鋁捧加熱保溫時間長，內外溫度均勻，有利于擠壓和隨后的熱處理。

　　綜上所述，生產出優質6063鋁合金鑄棒，首先是根據生產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，對鋁棒進行均勻化處理，這樣就可生產出優質鋁棒，為生產優質型材提供一個可靠的物質基礎。

 (重慶西鋁信達鋁產業股份有限公司宣傳部整理供稿)

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