6061鋁合金黑點缺陷原因分析

黃 凱

（江西鳳凰光學科技有限公司，江西 上饒 334000）

6061鋁合金是Al-Mg-Si系鋁合金，在幾個系列的鋁合金中具有中等的強度，同時塑性優良，可焊性和耐蝕性好，同時沒有應力腐蝕開裂的傾向。在使用某公司生產的6061擠壓管材用于車削加工時，可觀察到車削加工樣品表面區域存在有小黑點的缺陷，盡管黑點缺陷較小，但對后續的陽極氧化影響較大，嚴重影響陽極氧化的均勻性[1]。

為了查明產生此類黑點缺陷的成因，本文將通過OM和SEM進行檢測和分析，分析問題存在的因素，為避免今后生產中存在類似的缺陷提供借鑒[2]。

1 實驗材料與方法

試驗選擇多個樣品同樣的在機加工過程中均發現有黑點的試樣，并選取黑點缺陷較多的擠壓無縫管來進行檢測，其管材的規格為Ф30mm×7mm，并分別標記4個區域的黑點，分別編號為A、B、C。

試驗采用的金相顯微鏡為尼康NIKON LV150金相顯微鏡，樣品經過自動磨拋機拋光后，用氫氧化鈉+蒸餾水溶液進行腐蝕并觀察。能譜掃描則采用日本電子JSM-IT300型掃描電鏡進行觀察分析。

2 試驗結果及分析

圖1 A點區域橫截面金相組織

對A點區域截取其橫截面進行金相分析，檢查其是否有缺陷。圖1為A點區域橫截面的金相組織結果，有圖可知，A點區域橫截面未發現缺陷情況。

對A點區域進行掃描電鏡觀察及能譜分析，檢查其黑點情況。圖2為A點區域的掃描能譜結果，由圖可知，A點黑點區域主要成分為C、O和Fe，同時含有少量的Al、Si、Mn。并未發現其他典型的夾雜物元素，該黑點區域夾雜物主要為富Fe相雜質、碳化物等。結合圖1金相分析結果，由此可推斷出該黑點區域夾雜物為后續鑄錠加工過程中所帶入的外物。

圖2 A點區域能譜形貌結果

圖3 B點區域能譜形貌結果

對B點區域進行掃描電鏡觀察及能譜分析，檢查其黑點情況。圖3為B點區域的能譜結果，由圖可知，B點黑點區域其主要成分為C、O，同時含有少量的Na、Mg、Al、Si、S、Cl、K、Ca、Ti。

其中夾雜中存在的Na、Cl、Ca、K等雜質元素，為在進行熔煉過程中，其溶劑在進行覆蓋和精煉時帶入到熔體中，且除渣不徹底而殘留下來。

由此可推斷出該黑點區域夾雜物主要有碳化物、MgAl2O4、Al2O3、含Ti的細化劑顆粒和鋁合金溶劑的殘留物。

對C點區域進行掃描電鏡觀察及能譜分析，檢查其黑點情況。圖4為C點區域的能譜結果，由圖可知，C點黑點區域夾雜物其主要成分為C、O，同時含有少量的Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Cu。

同樣的黑點區域夾雜物主要有碳化物、Al2O3和鋁合金溶劑的殘留物。

圖4 C點區域能譜形貌結果

通過對6061無縫擠壓管車削時出現的黑點缺陷表面進行金相分析和掃描及能譜分析發現，A點區域主要成分為C、O和Fe，同時含有少量的Al、Si、Mn。

橫截面金相組織未發現缺陷，可推測其黑點夾雜物為鑄錠后續加工過程中所帶入的外物。

通過對B點區域掃描及能譜分析發現，B點黑點區域其主要成分為C、O，同時含有少量的Na、Mg、Al、Si、S、Cl、K、Ca、Ti。通過對C點區域掃描及能譜分析發現，C點黑點區域夾雜物其主要成分為C、O，同時含有少量的Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Cu。

由結果可推測出B點和C點區域存在缺陷的主要原因是鑄錠質量問題，在熔體凈化環節應進一步加強，以提高鑄錠質量。鋁合金鑄錠質量影響到最終成品的質量，鑄錠在熔鑄過程中產生的冶金缺陷和組織缺陷很難在后續的熱處理和加工過程完全消除。

3 結論

（1）在對6061鋁合金擠壓態車削加工件進行掃描能譜分析發現，A點區域處存在的夾雜物為鑄錠后續加工過程中所帶入的外物。

（2）在對6061鋁合金擠壓態車削加工件進行掃描能譜分析發現，B點和C點區域樣件處存在有夾雜物，其鑄錠冶金質量不高，熔體凈化環節需要重視和加強。