铝合金材质在经过碱洗抛光后出现打磨不掉的白线该如何处理可以避免
这是铝合金在成型过程中形成的,如在热轧过程中,因轧制液的清洗性或润滑性不好,粘附在铝板表面的氧化铝、铝粉等杂质,在轧制力的作用下嵌入铝基材中形成的,无法去除,只能选择优质铝材才能解决。
前处理抛光,药水比例不均匀。同一铝合金碱洗后表面颜色不同的原因是前处理抛光,药水比例不均匀,需要打风使药水比例以及温度均匀,如果是三酸抛光还跟手法有关系,如果是大件,还得先预热,否则也会影起后续的颜色不均。
1 斑点腐蚀的本质分析
由所使用的6063铝型材成分可知, 为了确保Mg元素充分形成强化相Mg2Si,一般在配制合金成分时人为的使Si元素适量过剩。因为随着Si含量的增加,合金的晶粒变细,热处理效果较好。但另一方面,Si的过剩也有负面作用,使合金的塑性降低,耐蚀性变坏。研究表明:过剩Si不仅能形成游离态的Si相,还会与基体形成α相(Al12 Fe2Si)和β相(Al9Fe3Si2),这样在铝合金中存在游离态的Si相、α相(Al12 Fe2Si)、β相(Al9Fe3Si2)等阴极相粒子和阳极相Mg2Si粒子。α相和β相对合金的腐蚀性能影响很大, 尤其是β相能显著降低合金的腐蚀性能。斑点处残留物的成分主要是游离Si相和AlFeSi相,同时发现氯元素在残留物处也发生了吸附,这说明Cl-参与了腐蚀过程。腐蚀区中锌元素含量较基体高得多,说明合金中的杂质元素锌也参与了腐蚀过程。
阳极氧化工序中,阳极相Mg2Si是合金的点蚀源。在阳极氧化碱洗时,Mg2Si粒子优先溶解而形成蚀坑,其中镁溶解在溶液中而硅在铝合金上残留下来,当蚀坑聚集在晶粒上就会使该晶粒颜色发暗。在硫酸中和工序中硅不易除去,故斑点腐蚀蚀坑底部硅含量较其他区域高。
2 斑点腐蚀的成因分析
影响斑点腐蚀的主要因素有预处理过程中的碱洗温度、碱洗时间以及合金成分中的Zn、Fe、Si元素含量与合金的挤压状态等。在诸多因素中,挤压状态起着关键性的作用,它关系到对腐蚀性能有较大影响的Zn、Fe、Si等元素的分布, 以及金属键间化合物等粒子的析出位置。在较粗的挤压条纹区中,斑点腐蚀分布具有明显的方向性,因为这个区域挤压时阻力较大,应力多在此集中,该处金属的晶格发生严重畸变,成为局部高自由能区,在随后的再结晶过程中优先形核, 为了降低界面能和处于稳定态,此处晶粒不仅异常长大,而且Mg2Si阳极相、游离Si、FeSiAl、FeAl3等阴极相优先析出,为后续的斑点腐蚀创造了条件。
由于上述原因,在析出游离Si、FeSiAl、FeAl3等金属问化合物的晶界附近出现硅铁元素的贫乏区,此区近乎为纯铝,电位为负是阳极,它与金属间化合物(是阴极)构成了微电池,在腐蚀介质的作用下,微电池中阴极相(如游离Si、FeSiAl、FeAl3)周围的Si、Fe贫乏区(是阳极相)优先溶解,而Mg2Si也发生溶解, 结果阳极相周围Al的溶解形成了带有残留物的腐蚀坑,阳极相溶解则形成没有残留物的腐蚀坑。当腐蚀条件继续恶化(如温度上升、碱洗时间长等)的情况下,基体Al继续溶解,腐蚀坑向深的方向发展,于是表面形貌就表现为部分带有残留物的腐蚀坑和部分无残留物的腐蚀坑, 由二者构成了前面所述的斑点腐蚀。
3 斑点腐蚀生成机理分析
6063是Al-Mg-Si系合金,Mg2Si是唯一的时效强化相。为提高合金强度,生产中常使Si元素含量过剩, 由过剩Si便形成了游离Si、FeSiAl相粒子。这些粒子在挤压工艺不当及热处理不规范的情况下。可能导致与FeAl3 、Mg2Si粒子一起在晶界处偏聚(或偏析),这就构成了点蚀源.根据腐蚀学理论,阴极质点周围的阳极铝会优先腐蚀,生成的Al3+向阴极扩散,而溶液中的OH-向阳极扩散, 最终在阴阳极的界面沉淀出白色絮状的Al(OH)3,干涸后在铝材的表面构成白色斑点。即所谓的斑点腐蚀。相应的化学方程式如下:
Al→Al3++3e (阳极)
Al3++3OH-→Al(OH)3 ↓(阴极)
4 活性元素的影响
4.1 Zn元素的加速作用
固溶在铝合金中的锌以“溶解-再沉积”的方式加速晶粒腐蚀,合金表面上沉积的锌或铁以及高电位脱溶物FeSiAl和游离硅等阴极性粒子能起到有效的阴极作用,加快溶解氧的还原过程,促进腐蚀不断扩展、加深。
Zn元素碱洗时随Al的溶解而以Zn(OH)42-和Zn(OH)-3的形式溶于碱液中 。又因为Zn的电位(-0.76V)较Al的电位(-1.67V)正,当碱液中Zn离子的浓度增至一定数值时,Zn就会选择性地沉积在腐蚀坑中的残留物上,所以会出现Zn元素偏高的异常现象。另一方面,由于Zn、Al二者的电位差较大,导致微电池中的腐蚀电流很大, 阴极性粒子Fe、Si贫乏区(基本为纯铝)溶解较快,这种腐蚀最终表现为斑点腐蚀。
4.2 Cl-的活化作用
作为外部因素的Cl-对斑点腐蚀非常敏感,具有诱发、加重点蚀的作用。研究结果发现, 脱脂酸中的Cl-会在钝化膜缺陷处吸附,并穿透钝化膜吸附于基体上。此处的铝元素由于被活化而迅速溶解,于是钝化膜被破坏,形成电偶电池结构,在酸性介质的作用下,局部腐蚀电流较大,此时Cl-与溶解的A13+发生如下络合反应:Al3++Cl-+ H2O→AlOHCl++H+,使溶液的酸性进一步加强,腐蚀条件更加恶化。当Cl-浓度增高时, 络合反应向右进行,钝化膜上的活性点会大大增加,在随后的碱洗过程中优先溶解,从而出现较为严重的斑点腐蚀。
4.3 pH值的促进作用
水洗水中的pH值小于2或者大于4时,很少发生斑点腐蚀。颜色发暗时的晶粒由灰色向黑色转变过程中,水洗槽中的pH值起到了一定的促进作用。
当水洗水中pH>4时,铝型材表面形成的钝化膜比较完整、致密,H+、Cl-的吸附、活化、破坏作用大大减弱,故型材很少甚至没有腐蚀发生;当pH<2时,铝型材表面处于活性溶解状态,无钝化膜形成,所以也不会出现斑点腐蚀。
5 结论
6063铝型材斑点腐蚀是因铝合金中阳极相Mg2Si的偏析、粗化引起的,而合金中杂质元素Zn及溶液中Cl-和pH值加速了斑点腐蚀的发生与发展。应适当调整合金中的镁硅元素质量比,不宜使硅元素含量过高,并合理安排时效制度以防止Mg2Si粒子的偏聚,以免影响铝型材的腐蚀性能。控制合金中微量元素Zn以及处理过程中溶液的Cl-浓度和pH值,减轻活性元素的负面影响。
2、铝及铝合金的焊接工艺
铝及铝合金的焊接特点
(1)铝在空气中及焊接时极易氧化,生成的氧化铝(Al2O3)熔点高、非常稳定,不易去除。阻碍母材的熔化和熔合,氧化膜的比重大,不易浮出表面,易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分,易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理,清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护,防止其氧化。钨极氩弧焊时,选用交流电源,通过“阴极清理”作用,去除氧化膜。气焊时,采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时,可加大焊接热量,例如,氦弧热量大,利用氦气或氩氦混合气体保护,或者采用大规范的熔化极气体保护焊,在直流正接情况下,可不需要“阴极清理”。
(2)铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中,大量的热量能被迅速传导到基体金属内部,因而焊接铝及铝合金时,能量除消耗于熔化金属熔池外,还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位,这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著,为了获得高质量的焊接接头,应当尽量采用能量集中、功率大的能源,有时也可采用预热等工艺措施。
(3)铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大,焊件的变形和应力较大,因此,需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下,可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大,随着硅含量增加,合金结晶温度范围变小,流动性显著提高,收缩率下降,热裂倾向也相应减小。根据生产经验,当含硅5%~6%时可不产生热裂,因而采用SAlSi条(硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。
(4)铝对光、热的反射能力较强,固、液转态时,没有明显的色泽变化,焊接操作时判断难。高温铝强度很低,支撑熔池困难,容易焊穿。
(5)铝及铝合金在液态能溶解大量的氢,固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中,氢来不及溢出,极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分,都是焊缝中氢气的重要来源。因此,对氢的来源要严格控制,以防止气孔的形成。
(6)合金元素易蒸发、烧损,使焊缝性能下降。
(7)母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时,焊接热会使热影响区的强度下降。
(8) 铝为面心立方晶格,没有同素异构体,加热与冷却过程中没有相变,焊缝晶粒易粗大,不能通过相变来细化晶粒。
2. 焊接方法
几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金,但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊(TIG或MIG)方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气)
3.焊接材料
(1)焊丝
铝及铝合金焊丝的选用除考虑良好的焊接工艺性能外,按容器要求应使对接接头的抗拉强度、塑性(通过弯曲试验)达到规定要求,对含镁量超过3%的铝镁合金应满足冲击韧性的要求,对有耐蚀要求的容器,焊接接头的耐蚀性还应达到或接近母材的水平。因而焊丝的选用主要按照下列原则:
1)纯铝焊丝的纯度一般不低于母材;
2)铝合金焊丝的化学成分一般与母材相应或相近;
3)铝合金焊丝中的耐蚀元素(镁、锰、硅等)的含量一般不低于母材;
4)异种铝材焊接时应按耐蚀较高、强度高的母材选择焊丝;
5)不要求耐蚀性的高强度铝合金(热处理强化铝合金)可采用异种成分的焊丝,如抗裂性好的铝硅合金焊丝SAlSi一1等(注意强度可能低于母材)。
(2)保护气体
保护气体为氩气、氦气或其混合气。交流加高频TIG焊时,采用大于99.9%纯氩气,直流正极性焊接宜用氦气。MIG焊时,板厚<25 mm时宜用氩气;板厚25 mm~50 mm时氩气中宜添加10%~35%的氦气;板厚50mm-75mm时氩气中宜添加l0%~35%或50%的氦气;当板厚>75 mm时推荐采用添加50%~75%氦气的氩气。氩气应符合GB/T 4842?995《纯氩》的要求。氩气瓶压低于0.5 MPa后压力不足,不能使用。
(3)钨极
氩弧焊用的钨极材料有纯钨、钍钨、铈钨、锆钨四种。纯钨极的熔点和沸点高,不易熔化挥发,电极烧损及尖端的污染较少,但电子发射能力较差。在纯钨中加入1%~2%氧化钍的电极为钍钨极,电子发射能力强,允许的电流密度高,电弧燃烧较稳定,但钍元素具有一定的放射性,使用时应采取适当的防护措施。在纯钨中加入1.8%~2.2%的氧化铈(杂质≤0.1%)的电极为铈钨极。铈钨极电子逸出功低,化学稳定性高,允许电流密度大,无放射性,是目前普遍采用的电极。锆钨极可防止电极污染基体金属,尖端易保持半球形,适用于交流焊接。
(4)焊剂 气焊用焊剂为钾、钠、锂、钙等元素的氯化物和氟化物,可去除氧化膜。
4. 焊前准备
(1)焊前清理
铝及铝合金焊接时,焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污,清除质量直接影响焊接工艺与接头质量,如焊缝气孔产生的倾向和力学性能等。常采用化学清洗和机械清理两种方法。
1)化学清洗
化学清洗效率高,质量稳定,适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液碱洗3 min~7 min(纯铝时间稍长但不超过20 min),流动清水冲洗,接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1 min~3 min,流动清水冲洗,风干或低温干燥。
2)机械清理
在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时,常采用机械清理。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油,随后直接用直径为0.15mm~0.2mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷,刷到露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨,以免砂粒留在金属表面,焊接时进入熔池产生夹渣等缺陷。另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。
工件和焊丝经过清洗和清理后,在存放过程中会重新产生氧化膜,特别是在潮湿环境下,在被酸、碱等蒸气污染的环境中,氧化膜成长得更快。因此,工件和焊丝清洗和清理后到焊接前的存放时间应尽量缩短,在气候潮湿的情况下,一般应在清理后4 h内施焊。清理后如存放时间过长(如超过24 h)应当重新处理。
(2)垫板
铝及铝合金在高温时强度很低,液态铝的流动性能好,在焊接时焊缝金属容易产生下塌现象。为了保证焊透而又不致塌陷,焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属。垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板表面开一个圆弧形槽,以保证焊缝反面成型。也可以不加垫板单面焊双面成型,但要求焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等先进工艺措施。
(3)焊前预热 薄、小铝件一般不用预热,厚度10 mm~15 mm时可进行焊前预热,根据不同类型的铝合金预热温度可为100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热。预热可使焊件减小变形、减少气孔等缺陷。
5.焊后处理
(1)焊后清理
焊后留在焊缝及附近的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜,有时还会腐蚀铝件,应清理干净。形状简单、要求一般的工件可以用热水冲刷或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高而形状复杂的铝件,在热水中用硬毛刷刷洗后,再在60℃~80℃左右、浓度为2%~3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗5 min~10 min,并用硬毛刷洗刷,然后在热水中冲刷洗涤,用烘箱烘干,或用热空气吹干,也可自然干燥。
(2)焊后热处理
铝容器一般焊后不要求热处理。如果所用铝材在容器接触的介质条件下确有明显的应力腐蚀敏感性,需要通过焊后热处理以消除较高的焊接应力,来使容器上的应力降低到产生应力腐蚀开裂的临界应力以下,这时应由容器设计文件提出特别要求,才进行焊后消除应力热处理。如需焊后退火热处理,对于纯铝、5052、5086、5154、5454、5A02、5A03、5A06等,推荐温度为345℃;对于2014、2024、3003、3004、5056、5083、5456、6061、6063、2A12、2A24、3A21等,推荐温度为415℃;对于2017、2A11、6A02等,推荐温度为360℃,根据工件大小与要求,退火温度可正向或负向各调20℃~30℃,保温时间可在0.5 h~2 h之间。
非热处理型合金、纯铝合金(1×××系列)、铝铜合金(2×××系列)、铝锰合金(3×××系列)、铝硅合金(4×××系列)、铝镁合金(5×××系列)、铝镁硅合金(6×××系列)、铝锌镁合金(7×××系列)、铝与其他元素合金(8×××系列)。
2、铝材加工工艺分类:铸造材、热处理型合金、非热处理型合金。
3、铝材加工制品分类:
轧延制品:片材(Sheet)、板材(Plate)、卷片材(Coil)、带材。
挤型制品:管材、实心棒材、型材(Profiles)。
铸造制品:铸件。
铝材的主要用途(一)修筑用铝材
1、屋底:1050、1100、3105、5052
2、住宅、仓库、工厂、办私室、商店:1050、1100、3003、5005、5052、6063板、形材
3、地花板、内壁、隔间:1100、5005、6063板、形材
4、换气孔、扶手、照亮器:1080、5052、5N01、6063形材、板
5、门:1050、1100、5005、5052、6063板、形材
6、百叶窗:5052、5182板
7、窗帘窗轨:5052、6063形板、板
8、格子门、门扉:5052、6063板、形材、管
9、涩窗:1100、5052、6063形材、板
10、窗框:6063形材
11、围墙:5052、6061、6N01、6063、5056板、形材、线
12、阳台:5052、6063、6N01形材
(二)洋木用铝材
1、途径标识:5052、6061、6063板、形材
2、私路护栏高栏:6061、6N01、6063、5083形材、板、管
3、照亮柱:5052、5083、6063管
4、桥梁、步叙桥:5083、6061、6N01、7003、7N01形材、板、管板、形材
5、隔音墙1100、5052、6063形材、板、管
6、突出小型构造物:2014、5052、5083、60616N01、6063、7003、7N01形材、板、管
7、触轮(trolley):5083、6101、6063、7003形材
8、无关线路上部构造:5052、5083、6061、6N01、7003、7N01形材、板、管
9、农程用垫板:7N01、7003形材
10、鹰架(造船、建造用):5052、6N01、6063板、形材
11、闸门:5052、5083板、形材
12、笼罩:6063形材
(三)电气机器组件用铝材
1、正常装潢用处:1080、1070、1050、6063板、形材
2、强电顶座、维护板:1100、5052、5082板
3、维护箱、电容器箱:1100、1050板
4、电系电容器:1085、1070、1050箔
5、可变蓄电池:1100、1050、1070、5052板、箔
6、轴承:2011、2017棒、管
7、扩音器框架:1100、5052板
8、转钮:2011、5052、5056、6063、6262棒、板
9、谢闭点板:1100、5052板
10、皂寒灯炮金属心:3004板
11、夜光灯金属心:1100板
12、Sheathheater:1100、3003、6063管
13、导电管:1050、3003、6063形材、管
14、半导体聚热器:1050、6063板、形材
15、TV地线:1100、3003、6063管
16、TV橱柜:5052板
17、VTRcylinder:2018、2618棒
18、VTR导带器:5052、5056、6063、7003形材、管
19、磁气方盘:5086板
20、磁气drum:2025、2218、4032锻造品
21、雷达地线、碟式天线:6061、6N01、6063形材
22、马达框架:1050、6063板、形材
23、回转折Coil:1060、6101形材,2024、7N01形材,1060、6101、6061、6063形材、板、管
24、电缆被覆:1050管、板
25、换气扇叶片:1100、3003、5052板
26、电锅:1100、3003、3004、5N01板
27、聚冷片:1100、1200、1050、3003、7072板
28、影印机滚筒:1050、3003、6063管
(四)突出机器用、包卸容器用铝材
1、光学精细机器闭系
(1)Camera照相机体:5052、5056、6262管、棒
(2)Camera照相机整机:1100、5N01板
(3)组件种:2011、5056、6262棒
(4)键盘:1050、1100板
(5)齿轮、天板:2014、2017、5083板
2、纤维闭系
(1)Beltframe:6063、7003形材
(2)纺织机结构:2014、7075、7N01、7003形材、棒
(3)纺缍:2017、2024、7075棒
(4)线轴:6061、6N01、6063、7N01管
(5)Screen、印染框:6063形材
(6)飞轮(Flyer):7003管
(7)纺纱Pot:2017、7N01板、锻
3、工林、水产、包装、容器关系
(1)拔秧机、苗箱:5052板
(2)割草机把手:5056、6063、6N01、7003管
(3)蕴藏库:5052、5083板
(4)迎火管:5052、6063管
(5)散乳罐:1050、1100、3003、5052板
(6)瓶盖:1100、3003、3105、5052板
(7)铝罐:3004、5052、5082、5182板
(8)啤酒桶:1050板
(9)鱼仓:5052、5083板
(10)火西吸呼用低压筒:2017、5056锻制品
(11)液化瓦斯筒:5052、5083板
(12)包装容器:1N30、8021、8079箔
(13)球棒:6061、6N01、6063、7001、7178管
(14)弓箭:2024、7075、7078管
(15)球拍种:6061、6N01、6063、7N01、7003形材
(16)铭板:1050、1070、1080板
(17)印刷板:1050、1100、3003板
(18)游泳池:5052、5083、6063板、形材
(五)、化教安装用铝材
1、LNG瓦斯桶种配管蒸领安装:3003、5052、5083、6063板、管、形材
2、空气瓦斯分别装置:1050、1100、3003、4043、5052、5083、5154、6063、6151、6951管、形材、板
3、化教容器配管:1050、1070、3003、5052、5083板、管、clad材
4、功氧化氢安装:1070、1080、5652、5254管、板、棒
常用铝材的介绍1、电泳铝型材:
1.极强的耐蚀性:表面抗腐性能极高,能有效地防止酸,碱.盐侵蚀.是防健筑灰浆腐蚀最好的品种.
2.满意的性能寿命,即使在苛刻.恶劣环境下装饰使用,也能确保50年寿命以上不腐蚀.不老化.不褪色.不脱落.
3.手感光滑细腻,外观鲜艳亮丽.富丽堂皇.,多种颜色可供选择。
4.漆膜硬度高.可耐3H以上铝笔硬度画刻。
2、氧化铝材:
把基材作为阳极,置于电解液中进行电解,人为地在基材表面形成一层具有保护性的氧化膜从而形成了氧化铝材。
氧化铝材主要特点:
1、具有很强的耐磨性、耐候、耐蚀性。
2、可以在基材表面形成多种色彩,最大限度的适合您的要求。
3、硬度强,适合各种建筑、工业料的制作。
3、稀土泡沫铝材:
金属泡沫材料是一种物理功能与结构一体化的新型工程材料。它所具备的多种优异物理性能使其在消声、减震、分离工程、催化载体、屏蔽防护、吸能缓冲等多个领域获得了广泛应用。其中,用稀土铝合金制成的泡沫铝材,也被认为是一种大有前途的用于未来汽车、轮船以及其他交通运输工具的优良材料。
据了解,金属泡沫材料制备方法大致有:粉末冶金法,该法又可分为松散烧结和反应烧结两种;渗流法;烧结溶解法;熔体发泡法;共晶定向凝固法等。在这些众多制备方法中,熔体发泡法因其生产工艺相对简单、成本低,因而最具有工业化大生产的前景。目前日本市场上供应的金属泡沫材料主要就是用熔体发泡法生产的泡沫铝块件。
熔体发泡法的技术难点在于:控制熔体的粘度;选择合适的金属发泡剂。一般情况下要求熔体的粘度大些,同时要求所用发泡剂在金属熔点附近能迅速起泡。
工艺过程分两部分进行:1、稀土铝合金的研制;2、稀土泡沫铝合金的制备。
稀土铝合金的研制不仅可提高合金的强度,还能降低合金的熔化温度,有利于制备强度大的稀土泡沫铝合金。在一定的合金粘度下,用合适的发泡剂均匀分散到熔体中发泡,是制备泡沫金属的技术关键。在稀土铝合金的稀土添加剂中,稀土含量从0.1%~0.7%。
采用熔体发泡法制备稀土泡沫铝合金,用铝合金作为基体金属,在熔融状态下与自行配制的稀土添加剂熔炼,得到稀土铝合金熔体后,加入金属增粘剂和发泡剂,在稀土铝合金发泡池中进行发泡反应,成型后便得到稀土泡沫铝合金。
4、建筑用铝材:
由铝和铝合金材料制的建筑制品。通常是先加工成铸造品、锻造品以及箔、板、带、管、棒、型材等后,再经冷弯、锯切、钻孔、拼装、上色等工序而制成。
性能纯铝强度低,其用途受到限制。但加入少量的一种或几种合金元素,如镁、硅、锰、铜、锌、铁、铬、钛等,即可得到具有不同性能的铝合金。铝合金再经冷加工和热处理,进一步得到强化和硬化,其抗拉强度大大提高。
铝的标准电位是-1.67伏,化学性质很活泼,易与空气中的氧作用而形成一层牢固致密的氧化膜,所以在普通的大气和清洁的水中,铝具有良好的耐腐蚀性。但与钢或其他金属材料接触时会产生电化腐蚀,在潮湿的环境中与混凝土、水泥砂浆、石灰等碱性材料接触时会产生腐蚀,与木材、土壤等接触时也会产生腐蚀。因此,需进行适当的防腐处理。
生产方法铝合金按其生产方式不同,分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。建筑上一般采用变形铝合金,用以轧成板、箔、带材,挤压成棒、管或各种复杂形状的型材。变形铝合金按其性能、用途不同,分为防锈铝合金、硬铝、超硬铝和特殊铝等。建筑中一般采用工业纯铝(L1~L1)、防锈铝合金(LF2、LF21等)及锻铝(LD2)等。
特点和用途铝和铝合金的最大特点,首先是其容重约为钢的1/3,而比强度(强度极限与比重的比值)则可达到或超过结构钢。其次,铝和铝合金易于加工成各种形状,能适应各种连接工艺,从而为建筑结构采用最经济合理的断面形式提供有利条件。所以,采用铝合金不仅可以大大减轻建筑物的重量,节省材料,而且还可减少构件的运输、安装工作量,加快施工进度。这对于地震区及交通不便的山区和边远地区,其经济效果更为显著。铝和铝合金色泽美观,耐腐蚀性好,对光和热的反射率高,吸声性能好,通过化学及电化学的方法可获得各种不同的颜色。所以铝材广泛用于工业与民用建筑的屋面、墙面、门窗、骨架、内外装饰板、天花板、吊顶、栏杆扶手、室内家具、商店货柜以及施工用的模板等。
建筑业是铝材的三大主要市场之一,世界上铝总产量的20%左右用于建筑业,一些工业发达国家的建筑业,其用铝量已占其总产量的30%以上。近年来,建筑铝材的产品不断更新,彩色铝板、复合铝板、复合门窗框、铝合金模板等新颖建筑制品的应用也在逐年增加。中国已在工业与民用建筑中应用铝合金制作屋面、墙面、门窗等,并逐渐扩及内外装饰、施工用模板等,已取得良好效果。
铝材焊接的标准铝材焊接方法:几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金,但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性不同,各种焊接方法有其各自的应用场合。气焊和焊条电弧焊方法,设备简单、操作方便。气焊可用于对焊接质量要求不高的铝薄板及铸件的补焊。焊条电弧焊可用于铝合金铸件的补焊。惰性气体保护焊(TIG或MIG)方法是应用最广泛的铝及铝合金焊接方法。铝及铝合金薄板可采用钨极交流氩弧焊或钨极脉冲氩弧焊。铝及铝合金厚板可采用钨极氦弧焊、氩氦混合钨极气体保护焊、熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊。熔化极气体保护焊、脉冲熔化极气体保护焊应用越来越广泛(氩气或氩/氦混合气)焊前准备
1、焊前清理:铝及铝合金焊接时,焊前应严格清除工件焊口及焊丝表面的氧化膜和油污
1)化学清洗化学清洗效率高,质量稳定,适用于清理焊丝及尺寸不大、成批生产的工件。可用浸洗法和擦洗法两种。可用丙酮、汽油、煤油等有机溶剂表面去油,用40℃~70℃的5%~10%NaOH溶液碱洗3min~7min(纯铝时间稍长但不超过20min),流动清水冲洗,接着用室温至60℃的30%HNO3溶液酸洗1min~3min,流动清水冲洗,风干或低温干燥。
2)机械清理:在工件尺寸较大、生产周期较长、多层焊或化学清洗后又沾污时,常采用机械清理。先用丙酮、汽油等有机溶剂擦试表面以除油,随后直接用直径为0.15mm~0.2mm的铜丝刷或不锈钢丝刷子刷,刷到露出金属光泽为止。一般不宜用砂轮或普通砂纸打磨,以免砂粒留在金属表面,焊接时进入熔池产生夹渣等缺陷。另外也可用刮刀、锉刀等清理待焊表面。
清理后如存放时间过长(如超过24h)应当重新处理。
2、垫板:铝合金在高温时强度很低,液态铝的流动性能好,在焊接时焊缝金属容易产生下塌现象。为了保证焊透而又不致塌陷,焊接时常采用垫板来托住熔池及附近金属。垫板可采用石墨板、不锈钢板、碳素钢板、铜板或铜棒等。垫板表面开一个圆弧形槽,以保证焊缝反面成型。也可以不加垫板单面焊双面成型,但要求焊接操作熟练或采取对电弧施焊能量严格自动反馈控制等先进工艺措施。
3、焊前预热:薄、小铝件一般不用预热,厚度10mm~15mm时可进行焊前预热,根据不同类型的铝合金预热温度可为100℃~200℃,可用氧一乙炔焰、电炉或喷灯等加热。预热可使焊件减小变形、减少气孔等缺陷。焊后处理
(1)焊后清理焊后留在焊缝及附近的残存焊剂和焊渣等会破坏铝表面的钝化膜,有时还会腐蚀铝件,应清理干净。形状简单、要求一般的工件可以用热水冲刷或蒸气吹刷等简单方法清理。要求高而形状复杂的铝件,在热水中用硬毛刷刷洗后,再在60℃~80℃左右、浓度为2%~3%的铬酐水溶液或重铬酸钾溶液中浸洗5min~10min,并用硬毛刷洗刷,然后在热水中冲刷洗涤,用烘箱烘干,或用热空气吹干,也可自然干燥。
(2)焊后热处理铝容器一般焊后不要求热处理。
铝可以用作焊接金属壳采用如下焊接方式和焊接材料焊接:
手工电弧焊,就是通俗说的手把电焊,这个情况是比较适合氩弧焊或者气焊不台好焊接的角度或者焊接材质不好的时候用的焊接方式,需要用直流反接的方式焊接,焊条可以采用适合普通的逆变直流点焊机焊接的WEWELDING555铝电焊条焊接。
低温火焰钎焊焊接,这个时候是需要用火焰焊接加热的方式焊接的,常采用低温的焊丝比如WEWELDING53的焊丝或者威欧丁303的焊丝,还有179度的威欧丁51焊丝,这个就取决于焊接什么样的铝件产品,一般是比较适合薄件产品焊接。
扩展资料:
铝合金强度高和质量轻。主要焊接工艺为手工MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备。
搅拌摩擦焊首先并主要在铝合金、镁合金等轻金属结构领域得到越来越广泛的应用,此方法的最大特点就是焊接温度低于材料熔点,可避免由熔焊所带来的裂纹、气孔等缺陷。
铝合金焊接最好选用点接触形式的工装,以减小工装与工件的接触面积。如果工装对工件是面接触,就会很快带走工件的热量,加速了熔池的凝固,不利于焊缝气孔的排除。工装液压系统的压力最好控制在9~9.5MPa。
压力过小达不到预设反变形的目的,但是压力过大,又会使铝合金结构的拘束度增大。由于铝合金的线胀系数大,高温塑性差,焊接时易产生较大的热应力,可能会使铝合金结构产生裂纹。
参考资料来源:百度百科——铝合金焊接