Trong quá trình xử lý bề mặt của các cấu hình hợp kim nhôm 6063, đôi khi người ta quan sát thấy có các điểm ăn mòn rỗ màu xám đen sắp xếp không đều ở các mức độ khác nhau trên bề mặt của các cấu hình nhôm. Những vết ăn mòn này trông hoàn toàn khác với những vết ăn mòn do kẽm gây ra và chúng xuất hiện không liên tục trong quá trình sản xuất nhôm định hình. Một số người cho rằng nguyên nhân có thể là do người vận hành không tuân thủ đúng quy trình xử lý bề mặt, dung dịch có chứa một số ion tạp chất có hại hoặc vật liệu kém có quá nhiều tạp chất. Đây là phân tích của chúng tôi về tình hình.
1. Phân tích nguyên nhân gây ra điểm ăn mòn
Dựa trên nhiều năm kinh nghiệm sản xuất, điều tra các thông số quy trình khác nhau trong sản xuất cấu hình hợp kim nhôm và-điều tra tiếp theo về quá trình thực hiện quy trình của người vận hành, chúng tôi tin rằng nguyên nhân chính của loại điểm ăn mòn màu xám đen này là như sau:
(1) Đôi khi, vì một số lý do nhất định, tỷ lệ magie và silicon được thêm vào trong quá trình đúc không lý tưởng, khiến tỷ lệ ω(Mg)/ω(Si) rơi vào khoảng 1,0 đến 1,3, thấp hơn nhiều so với tỷ lệ tối ưu là 1,73 (thường được kiểm soát trong khoảng từ 1,3 đến 1,5). Mặc dù hàm lượng magie và silicon nằm trong phạm vi quy định (ω(Mg)=0.45%–0,9%, ω(Si)=0.2%–0,6%), vẫn có một lượng silicon dư thừa. Lượng silicon dư thừa này, ngoài một lượng nhỏ tồn tại ở trạng thái tự do, còn tạo thành các hợp chất bậc ba trong hợp kim nhôm. Khi ω(Si) < ω(Fe), nhiều pha (Al12Fe3Si) được hình thành, đây là một hợp chất giòn. Khi ω(Si) > ω(Fe), nhiều pha (Al9Fe2Si12) được hình thành hơn, một hợp chất giống như chiếc kim dễ vỡ hơn{19}}có tác hại lớn hơn pha đó, thường khiến hợp kim bị gãy dọc theo nó. Các pha tạp chất không hòa tan hoặc các pha tạp chất tự do trong hợp kim có xu hướng tập trung ở các ranh giới hạt, làm suy yếu độ bền và độ dẻo dai của chúng, trở thành liên kết yếu nhất trong khả năng chống ăn mòn, với sự ăn mòn thường bắt đầu từ những điểm này.
(2) Trong quá trình nấu chảy, mặc dù tỷ lệ bổ sung magie và silicon đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn, nhưng đôi khi do khuấy không đều hoặc không đủ nên sự phân bố silicon trong hỗn hợp nóng chảy trở nên không đồng đều, dẫn đến các vùng giàu hoặc nghèo silicon. Vì silicon có độ hòa tan rất thấp trong nhôm-1,65% ở nhiệt độ eutectic là 577 độ và chỉ 0,05% ở nhiệt độ phòng-sau khi đúc các thỏi, có sự không đồng đều về thành phần đáng chú ý. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến các cấu hình nhôm công nghiệp: khi một lượng nhỏ silicon tự do tồn tại trong ma trận nhôm, nó không chỉ làm giảm khả năng chống ăn mòn của hợp kim mà còn làm hạt hợp kim trở nên thô hơn.
(3) Trong quá trình ép đùn, việc kiểm soát các thông số quy trình là rất quan trọng. Nếu phôi được gia nhiệt trước quá nhiều hoặc nếu tốc độ dòng đùn, cường độ làm mát không khí, nhiệt độ lão hóa và thời gian giữ không được kiểm soát đúng cách thì có thể xảy ra sự phân tách silicon và silicon tự do. Điều này có nghĩa là magie và silicon không tạo thành hoàn toàn pha Mg2Si, để lại một số silicon tự do.
2. Hiện tượng ăn mòn trong quá trình xử lý bề mặt
Các cấu hình hợp kim nhôm 6003 có lượng silicon dồi dào và tự do biểu hiện các hiện tượng sau trong quá trình xử lý bề mặt: khi cấu hình được đặt trong bể axit (axit sunfuric 15% ~ 20%), có thể quan sát rõ ràng nhiều bong bóng nhỏ trên bề mặt của cấu hình. Khi thời gian tăng lên và nhiệt độ bể tăng lên, tốc độ phản ứng tăng lên, cho thấy sự ăn mòn điện hóa của tế bào điện đã xảy ra [5]. Tại thời điểm này, khi hồ sơ được lấy ra khỏi bể để quan sát, sẽ thấy trên bề mặt hồ sơ có nhiều điểm khác với màu bề mặt bình thường. Các phương pháp xử lý tiếp theo như ăn mòn bằng kiềm, trung hòa axit và phát sáng cũng như anodizing bằng axit sulfuric sẽ làm cho các vết ăn mòn màu xám đen này trở nên rõ ràng và dễ nhìn hơn.
Sự ăn mòn do kẽm và silicon gây ra có một số khác biệt về hình thức và hình thức. Các điểm ăn mòn do kẽm gây ra giống như những bông tuyết, lan ra ngoài theo ranh giới thớ, tạo thành các hố có độ sâu nhất định. Ngược lại, các điểm ăn mòn do silicon gây ra xuất hiện dưới dạng các đốm màu xám đen trộn lẫn vào nhau, không lan ra ngoài dọc theo bề mặt tinh thể và không thể cảm nhận được ở độ sâu. Và khi thời gian xử lý tăng lên thì số lượng cũng tăng lên và chỉ dừng lại sau khi phản ứng hoàn toàn. Về cơ bản, những đốm xám đen này có thể được loại bỏ hoặc giảm bớt bằng cách kéo dài thời gian ăn mòn hoặc loại bỏ lớp màng.
3. Biện pháp phòng ngừa
Sự ăn mòn của các cấu hình hợp kim nhôm 6063 do silicon gây ra có thể được ngăn chặn và kiểm soát hoàn toàn. Miễn là nguyên liệu thô được quản lý hiệu quả và thành phần hợp kim được kiểm soát, đảm bảo tỷ lệ magie và silicon nằm trong khoảng 1,3–1,7 và kiểm soát chặt chẽ các thông số của từng quy trình (như nấu chảy, khuấy, đúc nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ gia nhiệt sơ bộ phôi, cường độ làm mát không khí ép đùn, nhiệt độ và thời gian lão hóa), có thể tránh được sự phân tách silicon và silicon tự do, tối đa hóa sự hình thành pha tăng cường Mg2Si có lợi với magie.
Nếu phát hiện thấy các vết ăn mòn silicon như vậy, cần chú ý thêm trong quá trình xử lý bề mặt. Trong quá trình tẩy dầu mỡ, hãy cố gắng sử dụng dung dịch kiềm yếu. Nếu điều này là không thể, thì nên giảm thiểu thời gian ngâm trong dung dịch tẩy dầu mỡ có tính axit (các cấu hình nhôm đủ tiêu chuẩn có thể ở trong dung dịch tẩy dầu mỡ có tính axit trong 20–30 phút mà không gặp vấn đề gì, trong khi các cấu hình có vấn đề chỉ có thể tồn tại trong 1–3 phút). Ngoài ra, độ pH của nước rửa phải cao hơn một chút (pH > 4, kiểm soát hàm lượng Cl-). Trong quá trình ăn mòn kiềm, thời gian ăn mòn phải được kéo dài càng nhiều càng tốt. Khi trung hòa và làm sáng, nên sử dụng dung dịch làm sáng axit nitric. Trong quá trình anod hóa axit sulfuric, quá trình oxy hóa phải được thực hiện càng sớm càng tốt. Bằng cách này, các vết ăn mòn màu xám đen do silicon gây ra sẽ không rõ ràng và có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng.
