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6063鋁合金熔煉工藝及注意事項(xiàng)
來(lái)源:中國(guó)鋁材信息網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2008/5/21 14:12:57
  一.Al-Mg-Si系合金的基本特點(diǎn):
  6063鋁合金的化學(xué)成份在GB/T5237-93標(biāo)準(zhǔn)中為0.2-0.6%的硅、0.45-0.9%的鎂、鐵的最高限量為0. 35%,其余雜質(zhì)元素(Cu、Mn、Zr、Cr等)均小于0.1%。這個(gè)成份范圍很寬,它還有很大選擇余地。
  6063鋁合金是屬鋁-鎂-硅系列可熱處理強(qiáng)化型鋁合金,在AL-Mg-Si組成的三元系中,沒(méi)有三元化合物,只有兩個(gè)二元化合物Mg2Si和Mg2Al3,以α(Al)-Mg2Si偽二元截面為分界,構(gòu)成兩個(gè)三元系,α(Al)-Mg2Si-(Si)和α(Al)-Mg2Si-Mg2Al3,如圖一、田二所示:
  在Al-Mg-Si系合金中,主要強(qiáng)化相是Mg2Si,合金在淬火時(shí),固溶于基體中的Mg2Si越多,時(shí)效后的合金強(qiáng)度就越高,反之,則越低,如圖2所示,在α(Al)-Mg2Si偽二元相圖上,共晶溫度為595℃,Mg2Si的最大溶解度是1.85%,在500℃時(shí)為1. 05%,由此可見(jiàn),溫度對(duì)Mg2Si在Al中的固溶度影響很大,淬火溫度越高,時(shí)效后的強(qiáng)度越高,反之,淬火溫度越低,時(shí)效后的強(qiáng)度就越低。有些鋁型材廠生產(chǎn)的型材化學(xué)成份合格,強(qiáng)度卻達(dá)不到要求,原因就是鋁捧加熱溫度不夠或外熱內(nèi)冷,造成型材淬火溫度太低所致。
  在Al-Mg-Si合金系列中,強(qiáng)化相Mg2Si的鎂硅重量比為1.73,如果合金中有過(guò)剩的鎂(即Mg:Si>1. 73),鎂會(huì)降低Mg2Si在鋁中的固溶度,從而降低Mg2Si在合金中的強(qiáng)化效果。如果合金中存在過(guò)剩的硅,即Mg:Si<1.73,則硅對(duì)Mg2Si在鋁中的固溶度沒(méi)有影響,由此可見(jiàn),要得到較高強(qiáng)度的合金,必須Mg:Si<1.73。

  二.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(gè)很寬的范圍,具體成份除了要考慮機(jī)械性能、加工性能外,還要考慮表面處理性能,即型材如何進(jìn)行表面處理和要得到什么樣的表面。例如,要生產(chǎn)磨砂料,Mg/Si應(yīng)小一些為好,一般選擇在Mg/Si=1-1.3范圍,這是因?yàn)橛休^多相對(duì)過(guò)剩的Si,有利于型材得到砂狀表面;若生產(chǎn)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?yàn)橛休^少過(guò)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(yīng)在1.0%左右,因?yàn)樵?00℃時(shí),Mg2Si在鋁中的固溶度只有1.05%,過(guò)高的合金元素含量會(huì)導(dǎo)致在淬火時(shí)Mg2Si不能全部溶入基體,有較多的末溶解Mg2Si相,這些Mg2Si相對(duì)合金的強(qiáng)度沒(méi)有多少作用,反而會(huì)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(zhì)元素的影響

 ?、勹F,鐵是鋁合金中的主要雜質(zhì)元素,在6063合金中,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不大于0.35,如果生產(chǎn)中用一級(jí)工業(yè)鋁錠,一般鐵含量可控制在0.25以下,但如果為了降低生產(chǎn)成本,大量使用回收廢鋁或等外鋁,鐵就根容易超標(biāo)。Fe在鋁中的存在形態(tài)有兩種,一種是針狀(或稱(chēng)片狀)結(jié)構(gòu)的β相(Al9Fe2Si2),一種為粒狀結(jié)構(gòu)的α相(Al12Fe3Si),不同的相結(jié)構(gòu),對(duì)鋁合金有不同的影響,片狀結(jié)構(gòu)的β相要比粒狀結(jié)構(gòu)α相破壞性大的多,β相可使鋁型材表面粗糙、機(jī)械性能、抗蝕性能變差,氧化后的型材表面發(fā)青,光澤下降,著色后得不到純正色調(diào),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。
  a)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。
  b)細(xì)化晶粒,使鐵相變細(xì),變小,減少其有害作用。
  c)加入適量的鍶,使β相轉(zhuǎn)變成α相,減少其有害作用。
  d)對(duì)廢雜料細(xì)心挑選,盡可能的減少鐵絲、鐵釘、鐵屑等雜物進(jìn)入熔鋁爐造成鐵含量升高。
 ?、谄渌s質(zhì)元素
  其它雜質(zhì)元素在電解鋁錠中都很少,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),在使用回收廢雜鋁時(shí)就可能超過(guò)標(biāo)準(zhǔn);在生產(chǎn)中,不但要控制每個(gè)元素不能超標(biāo),而且要控制雜質(zhì)元素總量也不能超標(biāo),當(dāng)單個(gè)元素含量不超標(biāo),但總量超標(biāo)時(shí),這些雜質(zhì)元素同樣對(duì)型材質(zhì)量有很大影響。特別需要提出強(qiáng)調(diào)的是,實(shí)踐證明,鋅含量到0.05時(shí)(國(guó)標(biāo)中不大于0.1)型材氧化后表面就出現(xiàn)白色斑點(diǎn),因此鋅含量要控制到0.05以下。

  三.6063鋁合金的熔煉

  1.控制好熔煉溫度
  鋁合金熔煉是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄棒的最重要工藝環(huán)節(jié)之一,若工藝控制不當(dāng),會(huì)在鑄捧中產(chǎn)生夾渣、氣孔,晶粒粗大,羽毛晶等多種鑄造缺陷,因此必須嚴(yán)加控制。
  6063鋁合金的熔煉溫度控制在750-760℃之間為佳,過(guò)低會(huì)增大夾渣的產(chǎn)生,過(guò)高會(huì)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(dāng)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(zhì)等。但熔煉溫度是最敏感因素之一,過(guò)離的熔煉溫度不但浪費(fèi)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(yōu)良的熔劑和適當(dāng)?shù)木珶捁に?BR>
  熔劑是鋁合金熔煉中使用的重要輔助材料,目前市場(chǎng)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(qiáng),容易受潮,因此,熔劑的生產(chǎn)中必須烘干所用原料,徹底<
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