新型全合成水基潤滑液軋制鋁板表面白斑缺陷形成>機理及現場應對措施

周鑫,孫曉婷

(1.無錫中國石油潤滑脂有限責任公司，江蘇 無錫 214000;2.中國石油大連潤滑油研究開發中心，遼寧 大連 116021)

0 引言

應用新型全合成水基液取代傳統火油軋制技術，成功生產出某系合金鋁板帶成品，但產品表面出現白斑。目前該產品主要用于瓶蓋料的制作，而對于瓶蓋料，不僅要求有良好的深沖性能等機械性能，而且還要求產品表面質量不能存在腐蝕、起皮、色差、印痕、金屬壓入等缺陷。因此，本文對該白斑缺陷進行表面觀察，對于其產生的機理進行分析、推斷，從而指導在軋制過程找出白斑產生的原因，并在現場提出合理應對措施。

1 實驗結果及分析

通過對現場白斑產生過程的分析認為，造成這一缺陷的可能原因有：表面氧化鋁層破裂、板面腐蝕、潤滑介質殘留、潤滑介質中部分成分黏聚等。因此，為了判定研究本次廠試過程中產生的原因是否為上述分析中的一種，設計實驗進行了分析論證。

1.1 表面氧化層破損

氧化層破損：主要指鋁板表面與空氣形成的一層氧化鋁層在軋制過程中破損。一般氧化鋁層破裂存在以下特征：顯微組織下軋制紋路不連續，板面存在明暗色差，氧化鋁層破損處明顯發白。因此，以這些特征為依據設計實驗對同一板面白斑區和非白斑區表面形貌分別進行三維形貌、顯微組織觀察分析，從而判定白斑缺陷是否為鋁板表面氧化鋁層破損。

在鋁板表面白斑處和正常部位各取高倍試樣，試樣清洗后在光學顯微鏡下觀察三維形貌及表面組織，如圖1,圖2所示。其上可見白斑處明顯發暗，表面存在很多黑色附著物。另外，在SEM上400倍下對白斑區和非白斑區進行了觀察，如圖3所示。

圖2 光學顯微組織

圖3 SEM顯微組織

觀察圖1可知在3D形貌方面白斑區和非白斑區存在明顯區別，白斑區較非白斑區表面平整度差，紋理較為粗糙，有可能是軋制紋路表面涂覆或者缺失造成的。如圖2、圖3所示，對比兩區域表面形貌可知，在白斑區板面明顯存在較多發黑物質，使得整個白斑區發黑。總體觀察認為白斑區表面并不存在破損現象。

1.2 板面腐蝕

板面腐蝕：這里所指的板面腐蝕一般指水對板面的腐蝕，通常表現為水腐蝕區域板面氧含量遠高于未腐蝕板面。因此，設計實驗在同一實驗條件下對兩樣品同時進行EDS元素分析，確定其反應機理是否為板面水腐蝕，測試結果見表1。

表1 白斑及水腐蝕標準板EDS能譜成分分析結果

通過分析認為白斑區氧含量并未高及水腐蝕標準版，因此認為造成白斑的原因并非水腐蝕。

1.3 潤滑介質或部分成分殘留

水基液中可能造成板面殘留的有：P劑添加劑、Si劑添加劑、水基液本身。為驗證比較白斑缺陷是否為潤滑液或其中部分成分的殘留，對同一板面白斑及非白斑區進行了EDS元素分析，結果見表2。

表2 白斑及非白斑區EDS能譜成分分析結果

由表2數據可知，白斑及非白斑區域并不存在元素種類的差別，而兩區域碳含量接近，另外，白斑區也沒有發現P、Si等元素，也就是說在白斑區域并不存在有機成分在板面殘留的可能，相反白斑區域較高的可能是水基潤滑液自身在板面形成殘留，并對板面造成一定的腐蝕所形成的。

2 結論

通過對白斑可能形成的機理進行逐一分析，最終確認白斑形成的機理可能是水基潤滑液在板面上引起殘留，而現場通過增設邊部噴嘴，目的是通過加大對板面殘留的沖洗，從而在現場驗證板面白斑出現幾率，發現加裝噴射裝置增加了回溶性，可有效減少或消除白斑缺陷的出現，如圖4～圖7所示。

圖4 原狀態 圖5 加裝噴射

圖6 邊部白斑 圖7 邊部白斑消失

全合成水基軋制液屬于鋁合金冷軋制行業的革命性技術產品，它的應用成功將直接取代鋁冷軋傳統油基潤滑產品，技術性能優勢方面可增加鋁合金金屬強變形率，提高生產效率，減少后續水清洗單元，降低生產成本，循環使用，滿足新形勢下的綠色經濟要求。