1、2017? 年第 ?1? 期總第 ?234? 期技術工程陽極氧化后鋁合金工件表面暗線及亮線的成因及對策丁小理，高森田摘要：探討了陽極工件表面暗線及亮線的產生原因，并提出解決方法。重新氧化返工結果顯示，大部分產品表面缺陷現象無法去除。若重新熱處理及陽極表面處理，氧化表面暗或亮線條缺陷可消除，缺陷區域硬度亦可恢復并與其它區域相同。關鍵詞： 陽極氧化；表面暗線；亮線；?氧化線條；硬度；電導率中圖分類號： TG379? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： Bdoi ：前言鋁合金的陽極氧化處理可以把原材表面輕微的碰刮傷以及細微模線消除，起到化妝美化作用。但部分原材看不到或隱藏的不易檢查發現的缺陷如焊合線

2、條、暗亮線紋、粗大晶粒、黑斑、暗線、亮線及白線等等問題在陽極氧化后的工件明顯顯露 1 、 2。這些缺陷可能屬鑄錠材料、擠壓、模具或冶金問題等等，需要實務經驗及分析探討方可根本解決 3。鋁及鋁合金的陽極氧化處理，一般工序為前處理、陽極氧化、染色、封孔等。其中前處理一般包括除油、堿蝕、中和、水洗等子工序，主要目的是去除原材自然氧化膜，并把鋁材表面非鋁的物質去除，露出鋁基體，以便后續的氧化工序可順利形成連續的氧化膜，提高材料的耐磨性、耐蝕性，并改善產品的美觀。鋁合金產品的晶界及化合物顆粒在陽極前處理的制程中較容易作者簡介： 丁小理（1987- ），女，廣西桂林人，工程師。收稿日期： 2016-05-

3、12腐蝕，故前處理腐蝕后的坑洞或晶界不同，可能會引起視覺感觀差異，形成客戶不能接受的缺陷 3 。陽極的表面問題除受前處理條件影響外，也可能是擠錠、擠壓設備工裝、工藝、模具等原因，這些問題需要正確的分析才能找到問題原因及對策。大部分的擠壓工廠會使用石墨板或石墨塊，擠壓型材或圓管時在模具出口及淬火冷卻區之間用石墨材料調整或控制擠壓型材的水位及滑出，但型材在高溫狀態與不穩定石墨材料的摩擦區域可能產生材料的冶金變化，這種變化會使摩擦位置與其它位置的冶金性能不同，造成本篇探討的陽極工件表面暗線及亮線問題。下面就此問題進行了深入探討和分析。試驗方法6061 熱頂鑄造鑄棒經均質處理后進行批量生產，生產外徑3

4、0mm厚度 1.5mm 鋁管，擠壓時型 ?48? 丁小理，等：陽極氧化后鋁合金工件表面暗線及亮線的成因及對策技術工程材工件出口下墊有石墨板，圓管型材出口溫度約，離開石墨板后用霧冷裝置進行淬火冷卻，拉直后鋁管進行時效處理（170 8h ），隨后鋸切拋光，進行陽極本色氧化處理。氧化后部分產品有暗線及亮線缺陷。針對異常缺陷工件進行硬度、導電度、金相分析及返工處理。維式硬度(HV) 測量表面亮線及其周圍區域硬度，試樣取橫切面近表面位置的正常區域、亮線區及正常位置等區域每隔（b）亮線缺陷100 m位置測量一點，總計20 點，測量條件為負圖1 鋁管經陽極本色氧化處理后的表面缺陷荷 10g ，時間 10s

5、，微硬度鉆子呈現完全菱形形狀。2.2 硬度檢查將有氧化缺陷的產品退膜、打磨、重噴砂，使用巴氏硬度計測量表面暗線斑及其周圍區以不同陽極生產線及前處理工藝再進行陽極氧化域硬度，表面暗線斑區域硬度多在HBa7274 間，處理分析。而色澤正常區域硬度多在HBa8284 間。數據顯示將有氧化缺陷的產品退氧化膜，并把黑斑區表面暗線區域硬度偏低。域重新打磨，再次進行固溶（5401h ）及淬火使用維式硬度(HV) 測量表面亮線及其周圍區處理，淬火后進行時效處理（1708h ）。熱處域硬度，每隔100 m位置測量一點，結果如表1理完的工件再進行陽極氧化處理及檢測。所示。表1顯示亮線區(912)?位置微硬度約 H

6、V1282 試驗結果及討論及正常位置(18 亮線， 1320 亮線 ) 正常區域微硬度約 HV115 ，表面亮線區域硬度較周圍正常區域2.1 目視檢查略高。6061 鋁管經陽極本色氧化處理，氧化后有表1表面亮線及其周圍區域微硬度測量值位置HV值/HV部分產品有暗線及亮線缺陷，分別見圖1（ a）1116及圖 1（ b）所示。把有氧化缺陷的產品退膜、2115打磨、重噴砂，以相同陽極生產線及前處理工31124114藝進行陽極氧化處理，重新氧化后暗線或亮線5111大部分仍然存 在。610871198114912510129111331212613112141261511916118（a）暗線缺陷171

7、11181121911920118 ?49? 2017? 年第 ?1? 期總第 ?234? 期技術工程2.3 電導率檢查使用渦流導電儀測量導電率，陽極表面暗線斑區域導電率多在4748?IACS% ，而色澤正常區域導電率多在4546?IACS% 。相同6061 同批材料的導電率與熱處理狀態有一定的關聯，一般而言，淬火態的固熔程度愈低電導率愈高，固熔程度低則存在更多粗大Mg2Si 強化相顆粒 3 、 4。析出狀態下，析出顆粒越大，電導率越高及硬度愈低。由于屬（b）黑線斑區域的金相同一鑄次 6061 的同一支長度370mm鋁管，排除化圖2 表面黑線斑區域和色澤正常區域顯微組織學成分差異，推測表面黑線

8、斑區域和色澤正常區陽極表面亮線區域和色澤正常區域的光學顯域的固熔程度不同，黑線斑區域粗大Mg2Si 顆粒微鏡觀察如圖3所示，金相也顯示陽極表面亮線斑多，導電率較高，硬度較低。暗線斑區域固熔程區域及色澤正常區域的晶粒型態及大小無差異。度較低。反之，亮線區域可能是固熔程度較其它區域高而產生的陽極表面線條缺陷。暗線區域及亮線區域兩者都是型材與石墨摩擦的位置，在淬火時效處理后與其它區域產生不同的性質并因而產生陽極線條缺陷。2.4 金相分析使用光學顯微鏡分別進行陽極表面黑線斑區域和色澤正常區域的檢查，結果見圖2。圖 2（ a）的金相顯示表面色澤正常區域的晶粒晶界清晰，似乎圖3 陽極表面亮線斑區域及色澤正

9、常區域的金相顯示粗大顆粒較少。圖2.5 重新陽極氧化2（ b）黑線斑區域的金相顯示晶界不明顯，似乎也說明粗大顆粒物較多，但兩將有氧化黑暗線缺陷的產品退膜、打磨、重區域的晶粒大小似乎無差異。噴砂，以不同陽極生產線及前處理工藝進行陽極氧化處理，結果如表2所示。通過問題品不同產線不同前處理工藝，重新返工結果顯示，黑斑現象經重新打磨、重新噴砂氧化處理后仍有80%左右產品表面黑斑現象無法去除。前處理條件不同，結果相差不多，進一步驗證非陽極氧化處理工序工藝不當引起，而是線條區域是石墨板摩擦造成淬火固溶程度不同的冶金變化。此一異常區域有深度上的差異造成陽極返工后小部分工件可消除表（a）表面色澤正常區域的金相

10、面線條缺陷。 ?50? 丁小理，等：陽極氧化后鋁合金工件表面暗線及亮線的成因及對策技術工程粗大 Mg2Si 顆粒，導致硬度較低電導率較高，陽極表2 重新陽極氧化處理的返工不良率處理后表面較其他區域暗淡。反之，型材與石墨生堿蝕時間堿槽堿槽試樣無有返工板接觸摩擦，若該區域散熱慢，保溫性能良好，黑黑產濃度/溫度數量不良?/s斑斑線-1/ / 支率/%則該部分淬火固溶程度較高，人工時效后硬度較gLA線3046.49682675高電導率較低，陽極表面較其它區亮。兩者都可A線9046.49662467通過重新熱處理解決。A線180-3781788（純堿中）3 結論B線30105.89583563C線307

11、6.49081788擠壓工件進入強淬火前的石墨板可能造成2.6 重新固溶時效處理高溫工件與石墨摩擦而導致淬火后固溶程度的差異，導致工件不同區域的冶金特性產生變化，這取不良品退氧化膜并打磨，再次進行種變化造成陽極氧化品的表面線條缺陷（暗線斑5 4 0 1 h 固 溶 熱 處 理 及 水 淬 ， 時 效 處 理及亮線）。擠壓生產過程中，尤其是采用水霧冷170 8h 。重新按原陽極表面處理流程，氧化淬火冷卻的產品生產時，應排除工件與出料口石4所示。使用韋伯氏硬線條缺陷全部消除，如圖墨支撐塊的接觸以避免這些缺陷的產生。本文結HW11，而度檢測，重新熱處理前暗線區域硬度為論如下:HW16。將產品退膜，重

12、新固溶正常區域硬度為（ 1）陽極表面暗線斑區域硬度較正常區域硬（ 540 1h ）及時效處理（170 8h ）后，原度低。陽極表面亮線區域硬度較周圍正常區域略HW16，與其它區域相黑線斑區域硬度亦可提升至高。同。（ 2）陽極表面暗線斑區域電導率高于色澤正常區域電導率。（ 3）光學顯微鏡分析黑線斑區域顯示其晶粒晶界不明顯，色澤正常區域的金相顯示晶界清晰，但兩區域的晶粒型態及大小無差異。光學金相也顯示陽極表面亮線斑區域及色澤正常區域的晶粒無差異。（ 4）氧化重新返工結果顯示，仍有80%左右圖4 重新固溶淬火時效的氧化鋁管產品表面缺陷現象無法去除。型材出口與石墨板摩擦造成淬火固溶程度不同的問題是產品

13、橫向深通過硬度、導電率、金相檢查分析及重新度的差異。固熔淬火及時效等試驗，可說明陽極氧化后表面（ 5）重新熱處理及陽極表面處理，氧化表面黑線及亮線應由擠壓在線固溶淬火差異引起。擠暗或亮線條缺陷可消除，缺陷區域硬度亦可恢復壓過程中型材與石墨板接觸摩擦，若該區域散熱并與其它區域相同。快，在進入強淬火區前型材溫度已降至析出區溫度以下，則造成淬火固溶程度不同，析出較多的 ?51? 2017? 年第 ?1? 期總第 ?234? 期技術工程/ 專利薈萃參考文獻?理， 20011?朱傳芳 . 鋁合金陽極氧化的常見缺陷J.輕合金加工技?3?高森田 . 鋁合金技術 M.2014術 ， 19984?王祝堂 ,?

14、田榮璋 . 鋁合金及其加工手冊M.20052?張鴻云 . 鋁合金建筑型材常見表面缺陷分析J. 表面處?Cause?and?Countermeasures?for?Dark?Line?and?Bright?Lineon?Aluminum?Alloy?Workpiece?SurfaceDING?Xiao-li,?GAO?Sen-tian(Guangdong?Hesheng?Industry?Aluminum?Material?Co.,?Ltd.,Zhongshan?528400,China)Abstract:? Cause?of?dark?line?and?bright?line?on?anodi

15、zed?workpiece?surface?is?discussed?and?solution?is?put?forward.?Re-anodized?results? show?that?most?product?surface?defect?can?not?be?removed.?If?re-heat?treatment?and?anodizing?treatment,?dark?line?and?bright?line?of? oxidized?surface?can?be?removed,?hardness?of?defect?district?can?recover?to?be?sa

16、me?as?other?district.Keywords: ?anodizing;?surface?dark?line;?bright?line;?hardness;?conductivity一種鋁硅鑄造合金的順序時效方法美國專利?US8728258本發明提供了一種可提高鑄造鋁硅合金伸長率和抗拉強度的時效方法。本發明時效方法的第一步是先順序時效一個經固溶處理后的鑄件，然后快速加熱至形核溫度再快速冷卻，接下來重新加熱至沉淀生長溫度得到性能改善的鋁硅合金鑄件。鑄造用耐熱鋁合金美國專利?US8574382本專利發明了一種冷強化鑄造鋁合金，具有很好的熱穩定性，適合制造承受高熱應力和機械應力的鑄件。所

17、發明合金的化學成分（質量分數，%）為： 11.2 11.8Si、 0.6 0.9Mn 、 Fe ?0.15 、 0.7 1.0Mg 、 1.8 2.0Cu 、 0.5 1.0Cr 、1.7 2.0Zn 、 0.08 0.25Ti、 20 30 10-6B 、 Ni2 、 Co1，還可以含80 300 10-6Sr?,其余為 Al 和生產中附帶的其他元素和雜質，其他元素和雜質的總和最多0.2 ，其中每一種最多0.05 。本發明鋁合金適合制造發動機曲軸箱箱體以及其他鑄件。一種用于制備局部增強鋁基復合材料的石墨模具中國專利?CN203862990U本專利所涉及的石墨模具包括石墨模具本體和緊固鐵框。石墨模具為一長方體結構，其內部設有兩個圓柱形結構的鋁熔體填充室，兩室之間設有鋁熔體燒口，澆口通過鋁熔體通道與兩側的鋁熔體填充室相連通。本專利結構新型簡單，使用該石墨模具制備的合成顆粒局部增強鋁基復合材料具有反應迅速、工藝簡單、填充性好、基體與增強顆粒結合緊固、整體性能優良等