En la producción real, los perfiles de extrusión de aleación de aluminio 6063 de estado T5 con altos índices de transformación (ε>95%) y paredes finas (δ≤1,5mm) presentan una distribución regular (y a veces irregular) de manchas blancas (o marcas no luminosas) en sus superficies tras el anodizado con ácido sulfúrico.
En los casos graves, aparecen manchas oscuras.
La distribución y las características de las "manchas blancas" son las siguientes: son un tipo de defecto superficial que aparece a intervalos aproximadamente iguales, en forma de línea o cuadrilátero aplanado o de punta de estrella irregular (escama), en planos paralelos a la dirección de extrusión, con menor profundidad formando un surco respecto a la superficie de base.
Las manchas blancas suelen distribuirse en una o varias superficies del perfil, y a veces se distribuyen por todas las superficies (en el caso de los perfiles huecos de paredes finas, se distribuyen a ambos lados de un determinado plano o superficie curva).
Se ha observado in situ que durante el proceso de "grabado alcalino" se forman "manchas blancas" que no desaparecen tras la posterior "neutralización" con ácido nítrico diluido (o ácido sulfúrico). Tras el anodizado con ácido sulfúrico, se presentan aún más claramente.
El autor cortó especialmente dos muestras de "punto blanco" con áreas más grandes (F=30-40mm2) del lavado grabado con álcali (la solución contiene ω(Zn2＋)≥5×106). A continuación, se utilizó un espectrómetro de chispa de emisión atómica DV-5 de lectura directa para analizar cuantitativamente los componentes de las zonas de "punto blanco" de las dos muestras. Los resultados son los siguientes (todos los datos de la tabla son fracciones de masa):
De los resultados del análisis de la Tabla 1 se desprende que el contenido de elementos Si, Mg y Zn en las "manchas blancas" ha aumentado significativamente. Sin embargo, los resultados de la Tabla 2 muestran que los contenidos de elementos Si y Zn en las "manchas blancas" han aumentado significativamente, mientras que el contenido de elementos Mg ha disminuido.
Desde la perspectiva de material metálico corrosión, este defecto superficial de Mg2Si es esencialmente el resultado de la "corrosión por exfoliación" del material de aleación de aluminio 6063.
La corrosión por exfoliación es un tipo de corrosión selectiva superficial en la que la corrosión tiene lugar a lo largo de la superficie metálicay el volumen de sus productos suele ser mucho mayor que el del metal corroído, por lo que se expande.
En general, cuando el aluminio se encuentra junto a metales distintos con propiedades catódicas, la "corrosión por exfoliación" se intensifica. Las observaciones realizadas con un microscopio electrónico revelaron que la "corrosión por exfoliación" suele producirse a lo largo de componentes insolubles (como Si, Mg2Si, etc.) o a lo largo de los límites de grano.
La composición de la fase primaria de Aleación de aluminio 6063 incluye la solución sólida α(Al), el Si libre (fase anódica) y el FeAl3 (fase anódica). Cuando el contenido de hierro es alto, está presente la β(FeSiAl)(fase ánodo); cuando el contenido de hierro es bajo, está presente la α(FeSiAl)(fase cátodo). Otras posibles fases de impureza son MgZn2, CuAl2, etc.
Durante la producción, el lingote de aleación de aluminio 6063 presenta a menudo macrosegregación o segregación intracristalina debido al proceso de cristalización en desequilibrio. En consecuencia, elementos como el Si, el Mg, el Zn y el Cu se distribuyen de forma desigual dentro del lingote.
Algunas empresas de transformación de perfiles de aluminio, a menudo por razones económicas, rara vez realizan la homogeneización recocido tratamiento en lingotes de pequeño tamaño (por ejemplo, menos de φ100mm) para eliminar el fenómeno de segregación, allanando así el camino para la creación de "puntos blancos".
Para mejorar la eficacia de la producción, se suele adoptar la extrusión a alta velocidad y baja temperatura en las operaciones de producción. El "efecto térmico" causado por la velocidad de extrusión aumenta significativamente la temperatura de enfriamiento del producto a la salida de la matriz.
Al entrar en contacto con una placa (o rueda) de grafito con una temperatura superficial de 80-110 (o ligeramente inferior) en una mesa de salida fija, la superficie del perfil sufre un "intercambio de calor de enfriamiento rápido", que provoca la concentración de elementos de aleación Mg y Si en esa parte para ser mayor que en las zonas normales.
En el posterior proceso de envejecimiento artificial, esta zona precipitará la fase β ′(Mg2Si) gruesa. Los lingotes de aleación de aluminio 6063, que no han sido sometidos a un tratamiento de recocido de homogeneización y tienen una temperatura de calentamiento baja, debido al insuficiente "efecto térmico" causado por la extrusión, no pueden elevar la temperatura de enfriamiento del perfil por encima de 500.
Esto no sólo da lugar a que una pequeña parte de la fase β(Mg2Si) del lingote permanezca en la estructura del perfil, sino que también desencadena los cambios anteriormente mencionados en los elementos Mg y Si que son soluciones sólidas a alta temperatura en la fase α(Al) de la matriz. Estos factores preparan las condiciones estructurales para la aparición de "manchas blancas".
Para un contenido de Si superior al de Fe, el exceso de Si tiende a agregarse en el cristal α(Al) o cerca del límite cristalino, formando una fase de Si monocristal libre. La fase catódica Si y la fase anódica segregada Mg2Si, o la fase anódica α(Al) matriz y la fase catódica gruesa Mg2Si, inducen un "efecto de pila primaria" en la solución de corrosión alcalina.
El resultado es la rápida disolución de la solución sólida α(Al) alrededor del Si libre o la disolución preferencial de la fase gruesa Mg2Si en comparación con la solución sólida α(Al), dejando "picaduras de corrosión" poco profundas y planas en la superficie del perfil.
Además, algunos investigadores sugieren que las manchas blancas están relacionadas con la reacción de hidrólisis del NaAlO2. Cuando la relación entre la concentración de Al3+ y la concentración total de NaOH es superior a 0,35, la estabilidad del NaAlO2 disminuye, y el Al(OH)3 hidrolizado precipita sobre la capa de NaOH. material de aluminio superficie.
Un lavado con agua incompleto también puede dar lugar fácilmente a "manchas blancas" puntuales o en bloque. Sin embargo, se cree que esto está relacionado principalmente con el efecto de los inhibidores de incrustaciones (como hidroxicarboxilatos, tartrato sódico, etc.) contenidos en los aditivos alcalinos contra la corrosión.
Concretamente, en condiciones de proceso de corrosión alcalina estable, los hidroxicarboxilatos pueden formar complejos reversibles con Al(OH)3 para formar aniones complejos solubles.
Generalmente, cuando la concentración de ácido sulfúrico es demasiado alta, la temperatura de electrólisis es excesivamente elevada, o cuando el contenido de Al3+ en la solución de ácido sulfúrico del tanque de oxidación supera los 20g/L, se interrumpe la siguiente condición de equilibrio de ionización a una temperatura normal (alrededor de 20 grados).
Con el aumento de Al3+, Al(OH)3 en el tanque de oxidación de ácido sulfúrico precipita y se adhiere a la superficie del perfil ranuras o dentro de los poros de la película de Al2O3 en forma floculada. No se puede lavar a fondo con agua limpia, ni es fácil sellar los poros. Al secarse al aire, aparecen manchas blancas en la superficie.
① Controlar estrictamente la composición química, exigiendo que el exceso de Si no supere 0,20% y el contenido de Zn no supere 0,05%. Además, esforzarse por recocido uniforme de los lingotes, y aplicar enfriamiento rápido a los lingotes después del tratamiento.
② Modificar el eje del primer rollo de grafito en la mesa de descarga fija para que su altura sea ajustable. Si es posible, utilice un material con mejor aislamiento que el grafito.
③ Emplear extrusión a baja temperatura límite para evitar el sobrecalentamiento local, o minimizar la duración del sobrecalentamiento, de modo que la aleación de aluminio 6063 no tenga tiempo suficiente para precipitar la fase β′(Mg2Si).
④ Añadir a la solución de grabado cáustico un precipitante, Na2S o hidrosulfuro sódico, en una cantidad equivalente al doble de la masa necesaria para formar el precipitado de ZnS. Cuando el Al3+ en la solución alcalina supere la norma de control, suplementar oportunamente con aditivos de grabado cáustico.
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