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摘要：在6063铝合金建筑装饰 型材的生产中，常会见到一些空心、半空心的，甚至是一些断面曲率较大的实心的挤压材，经过硫酸阳极氧化生产工艺处理后，其表面局部会出现一种沿纵向连续分 布的，具有一定宽度的显示为粗糙不平(似梨皮状)的，清晰可见的闪烁晶粒状的
1 前言
在6063铝合金建筑装饰型 材的生产中，常会见到一些空心、半空心的，甚至是一些断面曲率较大的实心的挤压材，经过硫酸阳极氧化生产工艺处理后，其表面局部会出现一种沿纵向连续分布 的，具有一定宽度的显示为粗糙不平(似梨皮状)的，清晰可见的闪烁晶粒状的表面缺陷—“闪烁花纹”(或称“光亮花样”)。其分布规律是：①沿挤压方向，尾 部比头部更明显可见，严重时，首尾都很明显；②沿垂直于挤压轴线的方向，“花纹”一般只出现在局部，尤其出现在型材曲率较大的部位，或是空心、半空心型材 的焊缝区域，或是在型材的形成过程中6063铝合金承受摩擦阻力{zd0}的部位。
2 成因分析
2.1 氧化前处理工艺的 影响
某些挤压材经硫酸脱脂并水洗后，表面无异常变化，而当其在wZn2＋≥4×10－6的 碱蚀液中经正常的浸蚀并随后立即有效水洗后，就会看到“闪烁花纹”的存在。笔者对挤压材的挤压组织进行分析，结果表明：“闪烁花纹”对应的组织是晶粒度比 正常部位的大得多的粗大等轴晶的再结晶组织——粗晶环，且晶粒越粗大，“闪烁花纹”越明显；这种现象也随着浸蚀的进行而越来越明显。
文献 [1]指出：“闪烁花纹”的形成除了与合金成分(尤其是Zn)、挤压材(RCS状态)的组织状态有关外，还与碱蚀液中[Zn2＋] 有关。实验证明：在合金中，当wZn≥0.033%，且型材表面存在粗晶环的前提下，只要碱蚀液中wZn2＋≥4×10－6， 就会产生“闪烁花纹”。
产生“闪烁花纹”的根本原因是碱蚀液中Zn污染引起的选择性晶间腐蚀[2]。晶间腐蚀的机理是 电化学的，是晶界内的局部原电池作用的结果。沿晶粒边缘沉淀析出的第二相Mg2Si与贫乏的固溶体之间由于腐蚀电位的不同，在碱蚀 电解质溶液中，形成了原电池α－Al－Mg2Si。在实际生产中，一般都要求Si的含量过剩，则其晶间腐蚀敏感性增大，因为位于晶 界及其附近区域的游离硅具有很强的阳极性[3]。
研究结果表明：“闪烁晶粒”的晶界及其附近区域中的含Zn量相对偏 高，即Zn参与了腐蚀过程。文献[4]推测：Zn是以“溶解－再沉积”的方式促进晶界腐蚀的。碱洗时，固熔于α－Al中的Zn随 α－Al的溶解而溶解；当槽液中wZn2＋≥4×10－6时，发生反应：Al＋Zn2＋→Zn＋Al3＋， 单质Zn有选择地在阴极性区域沉积，进一步加剧了局部腐蚀。
2.2 铸锭质量的影响
我们知道；6063铝合金的主要相组成为：游 离Si(阳极相)和FeAl3(阳极相)，当wFe≥wSi时，有 α－(Al－Fe－Si)(阳极相)；当wFe≤wSi时，有β－(Al－Fe－Si)(阴极相)。实际生 产中，要求6063合金的成分应符合国际GB3190－82之规定，并且要求按wFe∶wSi=1.73∶1 相对过剩的Si元素的过剩量不大于0.20%。而在6063铝合金型材(RCS状态)的碱蚀处理过程中，当其他条件具备时，只要合金中wZn≥0.03%， 就可能产生“闪烁花纹”缺陷；并且这种缺陷的清晰程度随合金中Zn含量的增加而增大。特别应该指出的是：在相同条件下，产生“闪烁花纹”缺陷时，合金中 Zn的含量对空心型材的影响要比它对实心型材的影响更明显。
2.3 挤压－热处理工艺因素的影响
文献指出[5]： 低层错能的金属(如α－Al)在挤压(ε=90%)时，只发生动态回复，而后会发生静态回复和静态再结晶。纯铝的再结晶温度约为280℃，而6063铝合 金的再结晶温度为320℃左右。我们知道：无论是“回复”还是“再结晶”都是原子在固相中的扩散迁移过程。这与原子扩散所需的化学势有关，且需要在较高的 温度下才能顺利进行。当温度过低时，扩散不宜进行，使“回复”和“再结晶”过程受到抑制。
由上述理论可知：在正常的工艺条件下生产RCS状态 的6063铝合金挤压型材，在经挤压－淬火处理后，其组织为：Mg、Si等元素的原子固溶于α－Al中而形成过饱和铝基固溶体以及游离Si单质等，晶粒细 小且均匀分布，成为只发生了动态回复或静态回复的加工组织。经人工时效处理后，6063铝合金型材的主要相组成为：α－Al，游离Si，主要强化相Mg2Si， 等等。组织状态为：细小的Mg2Si晶粒弥散均匀分布于α－Al基体中，而游离Si分布与晶界及其附近区域。而当生产条件控制不当 (如淬火冷却强度不足)时，就可能发生“静态再结晶”及“再结晶晶粒长大”而形成粗晶环。
粗晶环的分布规律是：靠近挤压筒壁的部分出现较厚粗 晶环；模具工作带磨擦阻力较大的部分具有较厚粗晶环；较厚粗晶环处的晶粒比较粗大。沿挤压方向上的粗晶环厚度的分布规律是：头部薄、尾部厚；严重时会在全 断面上出现粗晶组织。粗晶环的{zd0}深度为：2.0－2.5mm。
粗晶环的形成机理是[6]：粗晶环产生的部位常常是金 属材料承受剧烈附加剪切变形的部位。在软铝合金(如6063合金)空心、半空心型材的挤压过程中，其外层晶粒承受较内部更加剧烈的附加剪切变形，且沿挤压 方向上尾部较头部的要剧烈的得多，承受外摩擦强烈且摩擦时间长的部位的金属附加剪切变形较大。其晶粒的破碎和晶格畸变的程度也比较剧烈。因此，该部位金属 处于热力学不稳定状态，界面能高，从而降低了该部位的再结晶温度(这个温差约为35℃)，使晶粒形核长大的驱动力提高。同时由于剧烈摩擦部位金属的温度急 剧升高，在风冷却不及时或冷却强度不足时，挤压时析出的部分弥散质点(如MnAl6 CrAl7等)重新溶 于固溶体α－Al内，阻碍再结晶的条件消失，也使再结晶温度下降，再结晶形核、长大的驱动力提高。
由此可见：当6063铝合金挤压温度偏高， 挤压速度过快，模具局部工作带过长，使合金型材流出模孔温度偏高而又未及时风冷至250℃以下时，就易发生局部的静态再结晶及再结晶晶粒的聚集长大，这就 产生了粗晶环。
粗晶环的存在，为“闪烁花纹”的形成创造了组织上的客观条件。
3 预防措施
由于“闪烁花 纹”缺陷的存在，造成大量工艺废品，给企业生产经营带来重大损失。因此，必须针对具体成因而采取具体的预防措施，防止这种表面缺陷的产生。
① 根据挤压材表面有无粗晶环及粗晶的大小，在生产工艺规程规定的范围内，调整生产工艺控制参数，尽量减小粗晶环对氧化材表面质量的影响。
②选择 性能优良的碱蚀添加剂。当碱蚀液中[Zn2＋]偏高时，应及时向槽液中补加过量NaS或多硫化钠。
③根据下列处于工作 温度下的电离平衡方程式：Zn2＋＋2OH－Zn(OH)22H＋＋Zn， 为了抑制Zn2＋的不良影响，可以增大游离NaOH的浓度，从而降低Zn2＋的浓度，从而使wZn2＋<3×10－6。 或者采用先排放一部分旧槽液，再补充相当量的新槽液，亦可使得wZn2＋<3×10－6。
④依据国际GB3190－82之规定，从企业生产的实际出发，制定一个适合本企业情况的6063铝合金成分的企业标准。严格控制Si、Fe、Mg、Zn 的含量，要求Si的含量相对于wMg∶wSi=1.73∶1所要求的含Si量过剩，但过剩量不大于 0.20%；wZn2＋≤0.050%；要进行铸锭的均化退火处理，xx偏析现象。
⑤调整模具 结构，减小局部的剧烈摩擦缩短相应部位工作带的长度，加大空刀斜度或保证工作带平面与空刀斜面结合处的高度差不小于0.5mm，调整分流孔的布置或{dy}分 流比K1的大小及模桥断面下端的形状尺寸，减小两股金属在焊和室上部相遇时的相对摩擦力。
⑥调整铸，锭挤压筒等的加热 温度，挤压温度和挤压速度的控制参数，严格控制淬火冷却工艺，避免静态再结晶的发生。
4 结束语
综上所述，“闪烁花 纹”的形成是有规律的，其影响因素也不是单一的。在生产中，不同企业应从实际出发，具体问题具体分析，采取恰当措施解决具体问题，提高经济效益。
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