6063铝合金型材氧化缺陷原因分析及解决

6063铝型材阳极氧化表面斑点腐蚀缺陷的原因分析6063铝型材经阳极氧化后，具有具有良好的耐蚀性能和装饰性能,近年来,随着国民经济的发展及人们生活水平的提高,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,严重影响铝型材的使用性能及装饰效果。

为了合理改善铝型材的表面质量，达到控制表面斑点腐蚀的目的，很有必要对斑点缺陷做深入细致的分析。

下面就6063铝型材经阳极氧化后表面出现的斑点腐蚀的问题，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。

1 斑点腐蚀的本质分析由所使用的6063铝型材成分可知，为了确保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的过剩也有负面作用，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相能显着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，当蚀坑聚集在晶粒上就会使该晶粒颜色发暗。

在硫酸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。

2 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。

定义：浸蚀后，残留在材料表面的浸蚀液的过度反应所引起的光泽不均。

现象：浸蚀后，转入水洗工序期间，材料表面部分变干，浸蚀面变为不均匀，变成光泽不均。

原因：（1）浸蚀液老化；（2）浸蚀液温度过高；（3）浸蚀后转入水洗的时间长；（4）气温高时易发生碱烧伤。

对策：（1）控制好浸蚀液（氢氧化钠、溶存铝量等）；定义：由材料中含有的杂质引起的水洗中产生的斑点状腐蚀。

定义：由于杂质混入阳极氧化膜中使氧化膜带黄色。

现象：硫酸阳极氧化膜带黄色，这种氧化膜经点解着色，色调就不一样。

原因：（1）因点解液中或材料合金中的铁、硅等掺入氧化膜中而产生；（2）由于不适应的阳极氧化条件，即低温点解、高电流密度点解，异常厚膜而产生。

对策：（1）降低合金、电解液中铁、硅的浓度；定义：点解中生成的气体或用于搅拌的空气积存在材料间隙、拐角等部位，致使定义：局部析出的ßMg2Si中间相，在阳极氧化后呈现黑斑或白斑。

现象：挤压方向上见到大致等间距的黑、白或灰色的斑点。

在这些斑点部位观察到许多镁-硅系的析出物，其硬度低。

原因：当挤压材与冷却板接触处（等间隔）受到急冷-换热的热过程中，析出ßMg2Si中间相。

析出中间相的铝表面在除污工序中粗糙化，并形成由阳极氧化处理导致的紊乱的氧化膜结构，也可以认为硅粒和未氧化的铝粒子发黑色。

对策：（1）利用冷却风扇控制换热；（2）减少与挤压接触的材料的热传导率。

分析：A6063S-T5 合金的维氏硬度（HV）试验载荷1.96N（200gf）定义：阳极氧化时，由于供电部分接触不好，设定电流值的错误等原因，未流过规定的电流，致使氧化膜几乎没有生成。

现象：氧化膜几乎没有生成，有时表面呈现彩虹色（干涉色），电解着色也不正常。

原因：（1）停电、电源故障等造成点解中断；（2）夹具恶化污浊、夹得不紧；（3）夹具的接触面积不够；定义：着色后部分色调差异，着色外观颜色不均。

定义：材料紧靠状态下进行点解着色时产生的着色不良。

6063铝合金型材表面腐蚀的分析在6063铝合金型材表面处理过程中，有时会发觉在型材表面有不同程度的、无规章排列的点状暗灰色腐蚀点，这种腐蚀点与锌元素引起的腐蚀点其外形完全不一样，而且，在生产过程中是间断消失的。

有些人认为其缘由为操没有执行正确的表面处理工艺；槽液存在一些有害杂质离子；材质不好、夹杂太多。

对此，我们分析如下。

1.腐蚀点产生的缘由分析我们依据多年的生产阅历和对铝合金型材生产中各工艺参数的考察，以及对操执行工艺状况的跟踪调查，认为产生该类型暗灰色腐蚀点的主要缘由有下述几个方面：(1)有时由于某些缘由在熔铸过程中镁、硅的添加比例不各适，使ω(Mg)/ω(Si)在1．0～1．3范围内，比最佳比值1.73小许多(一般掌握在1．3～1．5范围内)。

这样，虽然镁、硅成分含量在规定(ω(Mg)=0．45%～0.9%，ω(Si)=0．2%～0．6%)范围内。

但有部分富余硅存在，这部分富余硅除有少量硅以游离态存在外，在铝合金中同时会形成三元化合物。

当ω(Si)ω(Fe)时，形成较多的α(Al12Fe3Si)相，它是一种脆性化合物、当ω(Si)ω(Fe)时，则形成较多的β(AL9Fe2Sil2)相，这是一种更脆的针状化合物，它的有害作用比α相更大，往往使合金简单沿它断裂。

这些在合金中形成的不溶性的杂质相或游离态杂质相往往聚集在晶界上，同时减弱晶界的强度和韧性[1-3]，成为耐蚀性最差的薄弱环节，腐蚀首先从该处产生。

(2)在熔炼过程中，虽然镁、硅的添加比例在标准规定的范围内，但有时由于搅拌不匀称和不充分，造成熔体中的硅分布不匀称，局部存在着富集区和贫乏区。

由于硅在铝中的溶解度很小，共晶温度577℃时为1．65%，而室温时仅为0．05%，铸棒后也就产生了成分不匀称的现象，它直接反映到铝型材产品上，铝基体中存在少量游离态硅时，不仅降低合金的抗蚀性能，而且粗化合金的晶粒[4]。

(3)挤压时各工艺参数的掌握，如棒坯预热温度过高，金属挤出流速、挤压时风冷强度、时效温度与保温时间等掌握不当都易产生硅偏析和游离，使镁和硅没有完全成为Mg2Si相，而有部分游离硅存在。

6063铝合金挤压型材常见缺陷及其解决办法6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用。

但在生产过程中经常会出现一些缺陷而致使产品质量低下，成品率降低，生产成本增加，效益下降，最终导致企业的市场竞争能力下降。

因此，从根源上着手解决6063铝合金挤压型材的缺陷问题是企业提高自身竞争力的一个重要方面。

1 划、擦、碰伤划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。

1．1 主要原因①铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析。

铸锭表面存在大量偏析浮出物而铸锭又未进行均匀化处理或均匀化处理效果不好时，铸锭内存在一定数量的坚硬的金属颗粒，在挤压过程中金属流经工作带时，这些偏析浮出物或坚硬的金属颗粒附着在工作带表面或对工作带造成损伤，最终对型材表面造成划伤；②模具型腔或工作带上有杂物，模具工作带硬度较低，使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材；③出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物，当其与型材接触时对型材表面造成划伤；④在叉料杆将型材从出料轨道上送到摆床上时，由于速度过快造成型材碰伤；⑤在摆床上人为拖动型材造成擦伤；⑥在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。

1．2 解决办法①加强对铸锭质量的控制；②提高修模质量，模具定期氮化并严格执行氮化工艺；③用软质毛毡将型材与辅具隔离，尽量减少型材与辅具的接触损伤；④生产中要轻拿轻放，尽量避免随意拖动或翻动型材；⑤在料框中合理摆放型材，尽量避免相互摩擦。

2机械性能不合格2．1 主要原因①挤压时温度过低，挤压速度太慢，型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度，起不到固溶强化作用；②型材出口处风机少，风量不够，导致冷却速度慢，不能使型材在最短的时间内降到200℃以下，使粗大的Mg2Si过早析出，从而使固溶相减少，影响了型材热处理后的机械性能；③铸锭成分不合格，铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求；④铸锭未均匀化处理，使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在挤压的较短时间内重新固溶，造成固溶不充分而影响了产品性能；⑤时效工艺不当、热风循环不畅或热电偶安装位置不正确，导致时效不充分或过时效。

6063铝合金挤压型材觉缺陷及其解决方法
1.毛刺：毛刺是挤压型材表面的突出物，会影响外观和触感。

毛刺的
主要原因是金属挤压时的不均匀变形和模具壁口的磨损。

解决方法包括增
加材料的充填比例，优化挤压工艺参数，增加模具壁口的滑移润滑剂等。

2.断裂：断裂是挤压型材在生产和使用过程中出现的一个严重问题。

断裂的原因可以是材料本身的强度不足、挤压工艺参数设置不当、模具设
计不合理等。

解决方法包括选择合适的6063铝合金型材，优化挤压工艺
参数，加强模具的冷却和加热控制等。

3.冷裂纹：冷裂纹是在挤压型材的表面或内部出现的长而细的裂纹。

冷裂纹的出现与材料的热处理过程和冷却速度不当有关。

解决方法包括优
化挤压工艺参数，控制冷却速度，合理设计材料的热处理过程等。

4.物理性能不稳定：6063铝合金挤压型材的物理性能，如硬度、抗
拉强度、延展性等，可能存在不稳定的情况。

这可能是由于挤压工艺中的
应力集中和不均匀变形导致的。

解决方法包括优化挤压工艺参数，增加冷
却控制，合理设计模具结构等。

5.起皮：起皮是指挤压型材表面出现的局部脱层现象，降低了型材的
使用寿命。

起皮的原因主要是模具的磨损和使用不当。

解决方法包括定期
检查和维护模具，增加模具的使用寿命，减少起皮现象的发生。

总之，6063铝合金挤压型材的觉缺陷可能会影响其质量和使用寿命。

通过合理选择材料、优化挤压工艺参数、改进模具设计和加强质量控制等
措施，可以有效地解决这些问题，提高挤压型材的质量和性能。

0前言随着国内铝挤压产业的发展，中国挤压机的数量和吨位、表面处理线的种类和能力、产能产量规模均超过其他所有国家的总和，其发展水平和发展质量也在同步提升，中国已成长为全球最大铝型材生产国。

其中，在铝合金建筑型材领域中，6063铝合金具有加工性能优异、抗腐蚀性好的显著特点，又由于其阳极氧化后表面质量效果优良，被广泛用于建筑门窗及幕墙等[1]。

针对氧化车间6063合金边框结构型材光面古铜色频繁出现色差质量问题，本文结合氧化生产线现场实践经验，对出现色差问题的型材进行分析，查找出6063铝合金氧化型材产生色差缺陷的原因，并通过对合金成分微量元素Fe、Mn调整后的对比试验以及着色电压等工艺参数的调整对比试验，达到了消除氧化型材色差缺陷的目的。

1色差原因分析研究表明，阳极氧化膜分为阻挡层和多孔层：阻挡层是致密无孔的非晶态氧化物，而多孔层是由六角形柱状个体（中部有小圆孔）聚集一起，形成类似蜂窝状结构（如图1所示），每个独立单元的中心经小圆孔与阻挡层相联通。

型材着色就是由于孔底沉积的金属粒子对入射光发生散射而显色的，因此氧化膜孔堆积的沉积物越多，在多重散射下型材氧化膜表面颜色越深[2-3]。

6063合金边框型材光面古铜色缺陷如图2所示。

图1氧化膜多孔层微观组织照片（a）颜色偏暗(b)颜色偏黄图26063合金边框型材光面古铜色差缺陷6063铝合金阳极氧化型材的色差缺陷浅析陈庆文1，刘小龙1，朱世安1，2（1.广东豪美新材股份有限公司，清远511500；2.广东豪美技术创新研究院有限公司，清远511500）摘要：为了解决6063铝合金阳极氧化和电解着色后出现色差缺陷，根据色差产生机理，结合现场生产记录和监控回放，跟踪调查色差产生的原因，最终通过对合金成分中Fe、Mn元素含量的控制以及着色电压等工艺参数的调整，得出消除阳极氧化型材电解着色后出现色差问题的最优措施。

铝棒合金成分中Fe元素含量控制在≤0.30％，Mn元素含量控制在≤0.025％，型材氧化后将会得到较好的砂面银白色和光面古铜色表面质量；从生产成本和颜色的稳定性来看，最佳的电解着色电压应该控制在15~16V之间。

6063铝合金常见缺陷26 黑斑型材阳极氧化后局部出现近似圆形的黑灰色斑点，在型材纵向贴摆床的面上等距离分布，大小不一。

6．1 主要原因由于挤压机出口处风冷量不够，导致铝材在较高温度下接触摆床，接触部位的冷却速度于其它位置不同，有粗大的Mg2Si相析出，在阳极氧化处理后该部位变为黑灰色。

6．2 解决办法①加强风冷强度，避免摆床上型材的间隔过小，保证风冷的温度梯度；②有条件的工厂应采用雾化水冷与风冷相结合的方法，可完全消除黑斑。

7 条纹挤压型材的条纹缺陷种类比较多，形成因素也较复杂，这里仅就一些常见条纹的产生原因及解决方法加以论述。

7．1 摩擦纹模具每次光模上机挤压后，纹路都不能一一对应，有轻有重。

7．1．1 主要原因在挤压过程中，型材流出模孔的瞬间与工作带紧紧地靠在一起，构成一对热状态下的干摩擦副，且将工作带分成两个区——粘着区和滑动区。

在粘着区内，金属质点受到至少来自两个方面的力的作用：摩擦力和剪切力。

当粘着区内金属质点所受摩擦力大于剪切力时，金属质点就会粘附在粘着区工作带表面上，并将型材表面擦伤而形成摩擦纹。

7．1．2 解决办法①调整模具工作带出口角α，使其在-1°～-3°范围内，这样可降低工作带粘着区高度，减小该区的摩擦力，增大滑动区；②进行高效的模具氮化处理，使模具表面硬度保持在HV900以上；工作带表面渗硫可降低粘着区摩擦力，减少摩擦纹。

7．2 组织条纹7．2．1 主要原因铸锭铸造组织不均匀，成分偏析，铸锭表皮下存在较严重的缺陷，铸锭的均匀比处理不充分等，在随后的挤压过程中导致型材表面成分不均匀，从而使型材氧化后的着色能力不相同，形成组织条纹。

7．2．2 解决办法①合理执行铸造工艺，消除或减轻组织偏析；②铸锭表面车皮；③认真进行铸锭均匀化处理。

7．3 金属亮纹在氧化白料中表现发亮，大多数情况下为笔直条状且宽度不定，在氧化着色料中该条纹呈浅色条状。

7．3．1 主要原因由于金属流动出现摩擦或变形极其剧烈时，金属局部温度会上升很高，另外金属流动不均匀也会导致晶粒发生剧烈破碎，然后发生再结晶，致使该处组织发生变化，在随后的氧化处理中导致型材表面出现纵向的亮条纹，着色处理中致使型材着不上色或呈现浅色条纹。

(液压英才网豆豆转载6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用。

但在生产过程中经常会出现一些缺陷而致使产品质量低下,成品率降低,生产成本增加,效益下降,最终导致企业的市场竞争能力下降。

因此,从根源上着手解决6063铝合金挤压型材的缺陷问题是企业提高自身竞争力的一个重要方面。

笔者根据多年的铝型材生产实践,在此对6063铝合金挤压型材常见缺陷及其解决办法作一总结,和众多同行交流,以期相互促进。

1划、擦、碰伤划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。

1.1主要原因①铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析。

铸锭表面存在大量偏析浮出物而铸锭又未进行均匀化处理或均匀化处理效果不好时,铸锭内存在一定数量的坚硬的金属颗粒,在挤压过程中金属流经工作带时,这些偏析浮出物或坚硬的金属颗粒附着在工作带表面或对工作带造成损伤,最终对型材表面造成划伤;②模具型腔或工作带上有杂物,模具工作带硬度较低,使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材;③出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物,当其与型材接触时对型材表面造成划伤;④在叉料杆将型材从出料轨道上送到摆床上时,由于速度过快造成型材碰伤;⑤在摆床上人为拖动型材造成擦伤;⑥在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。

1.2解决办法①加强对铸锭质量的控制;②提高修模质量,模具定期氮化并严格执行氮化工艺;③用软质毛毡将型材与辅具隔离,尽量减少型材与辅具的接触损伤;④生产中要轻拿轻放,尽量避免随意拖动或翻动型材;⑤在料框中合理摆放型材,尽量避免相互摩擦。

2机械性能不合格:2.1主要原因①挤压时温度过低,挤压速度太慢,型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度,起不到固溶强化作用;②型材出口处风机少,风量不够,导致冷却速度慢,不能使型材在最短的时间内降到200℃以下,使粗大的Mg2Si过早析出,从而使固溶相减少,影响了型材热处理后的机械性能③铸锭成分不合格,铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求;④铸锭未均匀化处理,使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在挤压的较短时间内重新固溶,造成固溶不充分而影响了产品性能;⑤时效工艺不当、热风循环不畅或热电偶安装位置不正确,导致时效不充分或过时效。

(液压英才网豆豆转载6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用。

但在生产过程中经常会出现一些缺陷而致使产品质量低下,成品率降低,生产成本增加,效益下降,最终导致企业的市场竞争能力下降。

因此,从根源上着手解决6063铝合金挤压型材的缺陷问题是企业提高自身竞争力的一个重要方面。

笔者根据多年的铝型材生产实践,在此对6063铝合金挤压型材常见缺陷及其解决办法作一总结,和众多同行交流,以期相互促进。

1 划、擦、碰伤划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。

1.1 主要原因①铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析。

铸锭表面存在大量偏析浮出物而铸锭又未进行均匀化处理或均匀化处理效果不好时,铸锭内存在一定数量的坚硬的金属颗粒,在挤压过程中金属流经工作带时,这些偏析浮出物或坚硬的金属颗粒附着在工作带表面或对工作带造成损伤,最终对型材表面造成划伤;②模具型腔或工作带上有杂物,模具工作带硬度较低,使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材;③出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物,当其与型材接触时对型材表面造成划伤;④在叉料杆将型材从出料轨道上送到摆床上时,由于速度过快造成型材碰伤;⑤在摆床上人为拖动型材造成擦伤;⑥在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。

1.2 解决办法①加强对铸锭质量的控制;②提高修模质量,模具定期氮化并严格执行氮化工艺;③用软质毛毡将型材与辅具隔离,尽量减少型材与辅具的接触损伤;④生产中要轻拿轻放,尽量避免随意拖动或翻动型材;⑤在料框中合理摆放型材,尽量避免相互摩擦。

2机械性能不合格:2.1 主要原因①挤压时温度过低,挤压速度太慢,型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度,起不到固溶强化作用;②型材出口处风机少,风量不够,导致冷却速度慢,不能使型材在最短的时间内降到200℃以下,使粗大的Mg2Si过早析出,从而使固溶相减少,影响了型材热处理后的机械性能③铸锭成分不合格,铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求;④铸锭未均匀化处理,使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在挤压的较短时间内重新固溶,造成固溶不充分而影响了产品性能;⑤时效工艺不当、热风循环不畅或热电偶安装位置不正确,导致时效不充分或过时效。

6063型铝材常见不足之处6063铝合金型材以其良好的塑性、适中的热处理强度、良好的焊接性能以及阳极氧化处理后表面华丽的色泽等诸多优点而被广泛应用。

但在生产过程中经常会出现一些缺陷而致使产品质量低下，成品率降低，生产成本增加，效益下降，最终导致企业的市场竞争能力下降。

因此，从根源上着手解决6063铝合金挤压型材的缺陷问题是企业提高自身竞争力的一个重要方面。

笔者根据多年的铝型材生产实践，在此对6063铝合金挤压型材常见缺陷及其解决办法作一总结，和众多同行交流，以期相互促进。

1 划、擦、碰伤划伤、擦伤、碰伤是当型材从模孔流出以及在随后工序中与工具、设备等相接触时导致的表面损伤。

1．1 主要原因①铸锭表面附着有杂物或铸锭成分偏析。

铸锭表面存在大量偏析浮出物而铸锭又未进行均匀化处理或均匀化处理效果不好时，铸锭内存在一定数量的坚硬的金属颗粒，在挤压过程中金属流经工作带时，这些偏析浮出物或坚硬的金属颗粒附着在工作带表面或对工作带造成损伤，最终对型材表面造成划伤；②模具型腔或工作带上有杂物，模具工作带硬度较低，使工作带表面在挤压时受伤而划伤型材；③出料轨道或摆床上有裸露的金属或石墨条内有较硬的夹杂物，当其与型材接触时对型材表面造成划伤；④在叉料杆将型材从出料轨道上送到摆床上时，由于速度过快造成型材碰伤；⑤在摆床上人为拖动型材造成擦伤；⑥在运输过程中型材之间相互摩擦或挤压造成损伤。

1．2 解决办法①加强对铸锭质量的控制；②提高修模质量，模具定期氮化并严格执行氮化工艺；③用软质毛毡将型材与辅具隔离，尽量减少型材与辅具的接触损伤；④生产中要轻拿轻放，尽量避免随意拖动或翻动型材；⑤在料框中合理摆放型材，尽量避免相互摩擦。

2机械性能不合格2．1 主要原因①挤压时温度过低，挤压速度太慢，型材在挤压机的出口温度达不到固溶温度，起不到固溶强化作用；②型材出口处风机少，风量不够，导致冷却速度慢，不能使型材在最短的时间内降到200℃以下，使粗大的Mg2Si过早析出，从而使固溶相减少，影响了型材热处理后的机械性能；③铸锭成分不合格，铸锭中的Mg、Si含量达不到标准要求；④铸锭未均匀化处理，使铸锭组织中析出的Mg2Si相无法在挤压的较短时间内重新固溶，造成固溶不充分而影响了产品性能；⑤时效工艺不当、热风循环不畅或热电偶安装位置不正确，导致时效不充分或过时效。