镁铝合金表面处理工艺

镁铝合金表面处理工艺（精选4篇）

篇1：镁铝合金表面处理工艺

铝表面处理工艺

一、选材

1.1铝合金6061：镁铝6061-T651是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。

6061典型用途：代表用途包括航天固定装置、电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。

1.2电镀是在表面添加一层金属保护层。阳极氧化是把表面一层人为按要求用电化学进行氧化，用这层氧化层作保护层。铝不好电镀，但氧化铝很硬（可作磨料），化学性能又特好（不会再氧化，不受酸腐蚀），比一般金属还好，还可以染成各种颜色。所以铝件一般用阳极氧化。

二、工艺类型、效果图、厂家调研 2.1氧化工艺

喷砂可以使丝印时，印料和承印物的结合更加牢固。均匀适当的喷砂处理，基本上可以克服铝材表面常见的缺陷。详见附录

2.2、喷涂工艺

1、表面处理工艺：机壳漆

机壳漆金属感极好，耐醇性佳，可复涂PU或UV光油。玩具油漆重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。

2、表面处理工艺：变色龙

随不同角度而变化出不同颜色。是一种多角度幻变特殊涂料，使你的商品价值提高，创造出无懈可击的超卓外观效果。

3、表面处理工艺：电镀银涂料

电镀银漆是一款无毒仿电镀效果油漆，适用ABS、PC、金属工件，具有极佳的仿电镀效果和优异的耐醇性。

4、表面处理工艺：橡胶漆

适用范围：ABS、PC、PS、PP、PA以及五金工件。

产品特点：本产品为单组份油漆，质感如同软性橡胶，富有弹性，手感柔和，具有防污、防溶剂等功能。这种油漆干燥后可得涂丝印。重金属含量符合国际安全标准。包括CPSC含铅量标准、美国测试标准ASTMF 963、欧洲标准EN71、EN1122。

5、表面处理工艺：导电漆

适用于各种 PS 及 ABS 塑料制品；导电导磁、对外界电磁波、磁力线都能起到屏蔽作用；在电气功能上达到以塑料代替金属的目的。电阻值可根据客人要求调试。重金属含量符合国际安全标准，包括 CPSC 含铅量标准、美国测试标准 ASTMF-963、欧洲标准 EN71、EN1122。

6、表面处理工艺：UV油

高性能UV固化光油，类似钢琴漆。

7、表面处理工艺：珠光粉-ZG001

珠光颜料广泛应用于化妆品、塑料、印刷油墨及汽车涂料等行业。珠光颜料的主要类型有：天然鱼鳞珠光颜料、氯氧化铋结晶珠光颜料、云母涂覆珠光颜料。

8、表面处理工艺：夜光漆

夜光粉是一种能在黑暗中发光的粉末添加剂；它可以与任何一种透明涂层或外涂层混和使用，效果更显著，晚上发光时间长达８小时！

2.3、印刷工艺

1、激光雕刻

用激光雕刻刀作雕刻，比用普通雕刻刀更方便，更迅速。用普通雕刻刀在坚硬的材料上，比如在花冈岩、钢板上作雕刻，或者是在一些比较柔软的材料，比如皮革上作雕刻，就比较吃力，刻一幅图案要花比较长的时间。如果使用激光雕刻则不同，因为它是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种雕刻方法。它根本就没有和材料接触，材料硬或者柔软，并不妨碍 “雕刻” 的速度。所以激光雕刻技术是激光加工最大的应用领域之一。用这种雕刻刀作雕刻不管在坚硬的材料，或者是在柔软的材料上雕刻，刻划的速度一样。倘若与计算机相配合，控制激光束移动，雕刻工作还可以自动化。把要雕刻的图案放在光电扫描仪上，扫描仪输出的讯号经过计算机处理后，用来控制激光束的动作，就可以自动地在木板上，玻璃上，皮革上按照我们的图样雕刻出来。同时，聚焦起来的激光束很细，相当于非常灵巧的雕刻刀，雕刻的线条细，图案上的细节也能够给雕刻出来。激光雕刻可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。激光雕刻是近年巳发展至可实现亚微米雕刻，已广泛用于微电子工业和生物工程。

优点：

1、精美、防伪、永久保存、极大提高产品档次。

2、比传统腐蚀精美，没有丝印、移印的图案易被擦掉以至模糊不清的缺点。

3、电脑控制、图文可随意改动。

4、显著增强竞争能力，速度快接近0%的废品率。

5、没有污染、没有化学物质污染产品表面。

6、加工精度可达到0.01mm，保证同一批次的加工效果完全一致

2、水转印工艺简介

水转印是一项融合了复杂的化学及水压原理而形成的一种转印技术。此技术是针对一般传统印刷及热转印、移印、网印（丝印）表面涂装所不能克服的复杂造型及死角问题所研发出来的一种革命性的转印技术。

特点：

1、水转印工艺适用于任何素材的复杂外形及表面（如塑料ABS、PC、PP、尼龙、木材、金属、玻璃、电木、陶瓷等）

2、水转印工艺防水不轻易褪色，使美观的外表持久不变。

3、超过数百种的天然花纹。如木纹、石纹、卡通和各种动物图案。也可以设计自己独有的花纹。

适用范围：

1、国防工业类：钢盔、对讲机、枪柄、望远镜等；

2、电器类：电视机外壳、遥控器、电话机、手电筒、电冰箱、洗衣机、抽油烟机、计算机、鼠标等；

3、汽车类：汽车仪表板、后视镜、排档头、茶杯架、剎车板、轮圈盖、水箱护罩等；

4、家俱类：锁头、把手、开关面板、钢管、沙发扶手、办公家俱等；

5、鞋类：鞋根、鞋大底、溜冰鞋、运动鞋等；

6、运动器材类：网球拍、高尔夫球杆、撞球杆、定时器、钓杆、浮标等；

7、文具用品类：订书机、笔管、激光指示器、印盒、乐器等；

8、其它类：香水瓶盖、皮箱、珠宝盒、灯罩、花瓶、化妆盒、口红盒、照相机、卫浴设备等

3、热转印工艺

热转印是通过预热压将热转印花膜图案转印到工件表面。利用热转印膜印刷可将柯色图案一次成图，无需套色，简单的设备也可印出逼真的图案，且色彩鲜艳、亮泽、画面栩栩如生。热转印工艺极富装饰价值，可使产品附加值大增。

★热转印的产品特点：

① 柯色图案一次成形，无需套色。② 设备简单，印工精致。③ 附着力强，耐高温耐磨。④ 色彩鲜艳亮泽，永不褪色。⑤ 符合绿色环保印刷标准，无环境污染

★适用底材：

ABS、PS、PVC、AS、PC、PU、PMMA、PET、PP、PE等塑胶之表面，以及金属、玻璃、木材等材料的涂层面。

★ 热转印技术的优越性：

图案印刷精度高--图案由八色以上大型凹版印刷机，完成以PET薄膜涂布为基材，采用精细的专业铜版，实现高精细度的图形印刷。

4、拉丝工艺

拉丝可根据装饰需要，制成直纹、乱纹、螺纹、波纹和旋纹等几种。

直纹拉丝是指在铝板表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。它具有刷除铝板表面划痕和装饰铝板表面的双重作用。直纹拉丝有连续丝纹和断续丝纹两种。连续丝纹可用百洁布或不锈钢刷通过对铝板表面进行连续水平直线磨擦（如在有靠现装置的条件下手工技磨或用刨床夹住钢丝刷在铝板上磨刷）获取。改变不锈钢刷的钢丝直径，可获得不同粗细的纹路。断续丝纹一般在刷光机或擦纹机上加工制得。制取原理：采用两组同向旋转的差动轮，上组为快速旋转的磨辊，下组为慢速转动的胶辊，铝或铝合金板从两组辊轮中经过，被刷出细腻的断续直纹。乱纹拉丝是在高速运转的铜丝刷下，使铝板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路的亚光丝纹。这种加工，对铝或铝合金板的表面要求较高。波纹一般在刷光机或擦纹机上制取。利用上组磨辊的轴向运动，在铝或铝合金板表面磨刷，得出波浪式纹路。旋纹也称旋光，是采用圆柱状毛毡或研石尼龙轮装在钻床上，用煤油调和抛光油膏，对铝或铝合金板表面进行旋转抛磨所获取的一种丝纹。它多用于圆形标牌和小型装饰性表盘的装饰性加工。螺纹是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌面上，与桌子边沿成60度左右的角度，另外做一个装有固定铝板压茶的拖板，在拖板上贴一条边沿齐直的聚酯薄膜用来限制螺纹竞度。利用毛毡的旋转与拖板的直线移动，在铝板表面旋擦出宽度一致的螺纹纹路。

手机按键表面的金属拉丝效果，是雷射环状拉丝，有专用设备，原理差不多，更精密。

2.4、电镀工艺

附

录

喷砂

一、功能或用途

．工件表面的清理

可用作对金属的锈蚀层、热处理件表面的残盐和氧化层、轧制件表面的氧化层、锻造件表面的氧化层、焊接件表面的氧化层、铸件表面的型砂及氧化层、机加件表面的残留污物和微小毛刺、旧机件表面等进行处理，以去除表面附着层，显露基体本色 , 表面清理质量可达到 Sa3 级。．工件表面涂覆前的预处理

可用作各种电镀工艺、刷镀工艺、喷涂工艺和粘接工艺的前处理工序，以获得活性表面，提高镀层、涂层和粘接件之间的附着力。．改变工件的物理机械性能

可以改变工件表面应力状态，改善配合偶件的润滑条件，降低偶件运动过程中的噪音。可使工件表面硬化，提高零件的耐磨性和抗疲劳强度。．工件表面的光饰加工

可以改变工件表面粗糙度 Ra 值。可以产生亚光或漫反射的工件表面，以达到光饰加工的目的。

二、主要参数

影响喷砂加工的主要参数：磨料种类、磨料粒度、磨液浓度、喷射距离、喷射角度、喷射时间、压缩空气压力等。

三、环保特点．极大地改善了粉尘对环境的污染和对工人健康的危害。．可直接安装在生产线上，节省生产面积 , 有利工件周转。

．工作方法灵活，工艺参数可变，能适应不同材质和不同精度零件的光饰加工要求。．在工作过程中磨料循环使用，消耗量少 ．主要零部件使用寿命长，且便于维修。

常用喷砂工艺参数

获得表面结果的三要素：

压缩空气对喷射流的加速作用（喷砂压力大小的调节）P

磨料的类型（S）

喷枪的距离（H）、角度（θ）

1． 压力大小的调节对表面结果的影响

在S、H、θ三个量设定后，P值越大，喷射流的速度越高，喷砂效率亦越高，被加工件表面越粗糙，反之，表面由相对较光滑。

2． 喷枪的距离、角度的变化对表面结果的影响

在P、S值设定后，此项为手工喷砂技术的关键，喷枪距工件一般为 50-150mm，喷枪距工件越远，喷射流的效率越低，工件表面亦越光滑。喷枪与工件的夹角越小，喷射流的效率亦越低，工件表面也越光滑。

3． 磨料类型对表面结果的影响 磨料按颗粒状态分为球形，菱形两类，喷砂通常采用的金刚砂（白钢玉、棕刚玉）为菱形磨料。玻璃珠为球形磨料。在P、H、θ三值设定后，球形磨料喷砂得到的表面结果较光滑，菱形磨料得到的表面则相对较粗糙，而同一种磨料又有粗细之分，国内按筛网数目划分磨料的粗细度，一般称为多少号，号数越高，颗粒度越小，在P、H、θ值设定后，同一种磨料喷砂号数越高，得到的表面结果越光滑。

下表为不同材质产品为达到不同的处理目的而通常采用的手段（仅供参考）

篇2：镁铝合金表面处理工艺

Introduce the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum  鎂鋁合金材質特性

 Characteristic of the alloy of MG and AL

鎂是一種非常活潑之元素，相對的其材質本身亦非常易生銹蝕，因此必須仰賴表面處理來保護其本身之材質。

MG is an active element ,it is more rustied than others.So it must depend on surface processing to protect it. 金屬材質表面處理項目

 Item of mental surface processing

1.鉻系皮膜處理與塗裝

Phosphating filming and coating of chromium series

2.非鉻系皮膜處理與塗裝

Phosphating filming and coating of not chromium series

3.電鍍鎳處理

Electroplated nickel processing

4.電鍍鉻處理

Electroplated chromium processing

5.電鍍18K金處理

Electroplated 18K gold processing

6.陽極處理與染色

Plating and dyeing

鎂鋁合金表面處理項目之說明與檢驗方式

Instruction the Surface Processing of the Alloy of Magnesium and Aluminum and check mode

1.鉻系皮膜處理Phosphating filming of chromium series

a.說明 instruction：

（1）鉻系皮膜處理是目前最為普遍處理之方式亦為最安定、最成熟之處理方式，惟其原料特性具毒性，因此在未來幾年內會禁止使用。其流程請參考圖表。

Phosphating filming of chromium series is the most universal process manner, also is the most stable and mature.Only does it’s materials have poison , it will be forbid to use.It’s process flow refer to the diagram.（2）注意事項：＜註＞若需要表面塗裝時，請務必注意其塗裝製程是否有破壞到其表面之皮膜層，因其表面皮膜層最重要的是防止銹蝕，而其最重要的是當作鎂合金與塗料之介質使密著性會更好，因此塗裝時不能有破壞皮膜之現象發生。

Remarks: If the surface need coating , please be sure to notice if the coating process damage the surface film.Because the surface film the most important is prevent torusting

b.檢驗方式check manner：

（1）電阻值：皮膜表面其電阻值＜0.3Ω，以三用電表檢測之。

Resistance value: when resistance value to film surface < 0.3Ω, examined by three-purpose galvanometer.（2）塗裝密著性：指皮膜處理後，再塗裝、以有格刮刀分割為100格並以3M610膠帶測試98%以上，不能有剝落現象。

Coating adhesion: it will not peel off coating again then cut 100 cross with a scraper and check 98% products with 3M610 adhesive tape after phosphating filming.（3）耐蝕性：以鹽霧測試機檢測皮膜層與塗裝層，最基本皮膜層必須超過24小時98%無腐蝕現象，而塗裝層則必須超過96小時以上98%無腐蝕現象，才視之為合格。

Corrosion resistance:

2.非鉻系皮膜處理與塗裝Phosphating filming and coating of not chromium series

其特性與鉻系是類似的，除了具有非毒性外其檢驗方式與處理方式皆與鉻系相同，因此請參考鉻即可。

The characteristic is similar with chromium series’;besides it is poisonous the manner of inspection and phosphating filming is the same with chromium series’.so please refer to

chromium.a.說明instruction：

此項處理為最新發展之處理，目前只有美國方面發展出來，電鍍材料本公司亦於83年12月完成配方’，其特性是導電性非常好，電阻值可小於0.05Ω以下，並具有耐蝕性。

Phosphating filming and coating of not chromium series is the newest process , now it is developed by America,the electroplate company finished the formula in December in 1983 ,it’s characteristic is having better electric conductivity,the resistance value may be little than 0.05Ω,and it is corrosion-resistant.b.檢驗方式check manner：

（1）電阻值：鍍層表面電阻值＜0.05Ω以精密電表測之。

Resistance value: when resistance value to cladding material < 0.05Ω, examined by accurate galvanometer.（2）密著性：以有格刮刀分割為100格，並以3M610膠帶測試，不得有剝落現象產生。Adhersion: it will not peel off coating then cut 100 cross with a scraper and check with 3M610 adhesive tape.（3）耐蝕性：以鹽霧測試機檢測鍍層，其至少要24小時以上鹽霧測試通過，才視之為合格。Corrosion resistance:check cladding material with salt test machine , the test pass at least 24 hours later , then it is qualified. 電鍍鉻處理Electroplated chromium processing

a.說明：此項處理，是在電鍍鎳上面加上一層鍍鉻處理，可使鎂合金鍍件更加亮

麗、美觀。

a.instruction:the process is adding a tier of electroplated chromium on the

electroplated nickel, it will make the electroplate of Mg alloy more gorgeous and

more beautiful.b.檢驗方式：與電鍍鎳相同。

b.check manner : the same as electroplated nickel’s

 電鍍18K金處理Electroplated 18K gold processing

a.說明：此項處理，是在電鍍鎳上面加上一層鍍鉻處理，可使鎂合金鍍件更有價

值感。

a.instruction :the process is adding a tier of electroplated chromium on the

electroplated nickel, it will make the electroplate of Mg alloy more valuable.b.檢驗方式：與電鍍鎳相同。

b.check manner : the same as electroplated nickel’s

 陽極處理與染色Plating and dyeing

a.說明：鎂合金陽極處理其處理方式與鋁合金相似，只是藥水配方與整流器電流

強度略有不同，此項處理目的在於防止銹蝕，但是不能導電，是屬於非導電之皮

膜處理。

a.instruction:the processing of Mg alloy plating is similar with Al alloy’s , only are medicinal liquid prescription and commutator’s current intensity a little different.The purpose of this processing is to prevent rusting.It belong to non-electric

conduction phosphating filming because it can not conduct electricity.b.檢驗方式：check manner

（1）染色密著性：以有格刮刀分割為100格並以3M610膠帶測試，98%以上不能有剝落現象。

Dyeing adhesion: it will not peel off colors when cut 100 cross with a scraper and check 98% products with 3M610 adhesive tape after dyed.（2）耐蝕性：陽極處理之鹽霧測試，可依客戶要求來規定，但至少要有24小時以上，視產品之定之。

Corrosion resistance: salt test of plating , maybe according to the customers’ needs , depend on the production , but at least 24 hours.鎂合金外殼表面處理流程圖

進 料 incoming materials

1.進料檢驗作業說明 2.進料檢驗表 3.AQL檢驗標準表

1.incoming materials check operation instruction

2.incoming materials check report

3.AQL check standard report

鉻 酸 Chromium acid

1.藥水檢驗表 2.製程看板 3.出貨作業說明書 4.AQL檢驗標準表

1.medicial liquids check report2.process signboard

3.outgoing products operation booklet4.AQL check standard report

烤漆進料incoming baked paint

1.進料檢驗作業說明書 2.進料檢驗表 3.AQL檢驗標準表

1.incoming materials check operation instruction

2.incoming materials check report

3.AQL check standard report

底 漆 primer

1.製程看板 2.底漆外觀檢查

1.process signboard2.primer appearance inspection

補 土 repair/mend

1.製程看板process signboard

底 漆 primer

1.製程看板process signboard

美工線designing line

1.製程看板 2.底漆外觀第一次細部修補

1.process signboard2.primer appearance first touch-up of details

面 漆 silver

1.製程看板 2.面漆外觀檢查

1.process signboard2.silver appearance inspection

印 刷 print

1.製程看板process signboard

出 貨 outgoing goods

1.出貨檢驗作業說明書 2.出貨檢驗表 3.AQL檢驗標準表

1.outgoing product check operation instruction2.outgoing product materials check report

篇3：镁铝合金表面处理工艺

最小着火温度是粉尘爆炸的一个重要参数, 是对粉尘敏感度进行评价的重要指标, 着火温度越低, 可燃粉尘危险性越高。影响粉尘最低着火温度的因素有很多, 笔者重点研究浓度、分散压力及惰性粉尘对镁铝合金粉尘云最低着火温度的影响。

1 实验材料、装置及原理

实验用镁铝合金粉粒径为75μm, 惰性粉尘为粒径为38μm的碳酸钙, 实验用品在进行实验前均经过干燥处理。测试最低着火温度的装置有BAM、GodbertGreenwald (G-G) 等。实验选用G-G恒温炉测试装置, 装置主要性能指标如下:加热炉容积为220mL, 恒温范围为0~1 000℃, 空气贮存器贮气压力为0~0.1MPa。图1为装置示意图。图1中, 加热控制器可显示加热炉实时温度以及分散压力;燃烧反应发生在加热炉的空心炉管中, 观察玻璃管用于观察火焰。实验前, 空气贮存器具有一定的压力, 实验时根据需要调节分散压力。

实验原理:加热控制器将加热炉的温度恒定在某一数值, 利用贮存的气体将粉尘扩散在加热炉管内, 形成粉尘云, 粉尘在高温环境中发生反应, 从加热炉底部的高度抛光板上或玻璃管观察实验现象, 若出现明显的火焰, 则视为着火;若火焰滞后时间超出3s或只出现火星, 则认为没有着火。

2 实验结果与讨论

影响可燃粉尘最低着火温度的因素有很多, 如粉尘种类、浓度、粒径以及环境湿度、惰性介质和分散压力等等。实验主要研究了分散压力、镁铝合金粉尘云浓度及惰性介质对其最小着火温度的影响。惰性介质选取碳酸钙粉尘。

2.1 分散压力对镁铝合金粉最低着火温度的影响

选取200目镁铝合金粉300mg, 改变分散压力进行实验, 结果如表1所示。

可以得出, 粒径与浓度一定的镁铝合金粉, 分散压力为0.03 MPa时其最低着火温度最小。分散压力对粉尘云最低着火温度的影响主要表现在如下三方面:一是分散压力的增大会加速镁铝合金粉的沉降速度, 使颗粒在炉内滞留时间变短, 燃烧反应不完全, 反应放出的热量较少, 需从加热炉吸收更多的热量达到着火温度;二是分散压力的增大会带进更多的冷空气, 使系统热量散失变多, 不利于着火;三是镁铝合金粉不同于自供氧的炸药粉尘, 分散压力增大会使更多的氧气进入燃烧炉, 在一定程度上有利于粉尘完全燃烧, 释放更多热量, 降低粉尘最低着火温度。分散压力从0.02 MPa变化至0.03 MPa时镁铝合金粉最低着火温度降低, 说明分散压力为0.03 MPa时粉尘云能够与氧气充分反应, 释放的热量较多, 即当压力为0.03 MPa时上述第三方面的影响占主导。从0.03MPa变化至0.05 MPa时最低着火温度升幅较大, 说明分散压力较高时粉尘云在加热炉内很快沉降且冷空气吸收加热炉管中的热量较多, 不利于镁铝合金粉的燃烧, 造成压力为0.05 MPa时粉尘最低着火温度升高。

2.2 浓度对镁铝合金粉最低着火温度的影响

实验选取5种浓度的镁铝合金粉, 粉尘粒径为75μm, 扩散粉尘压力选取0.03 MPa。实验结果见表2。

实验测得300mg的镁铝合金粉在加热炉管内形成粉尘云时最易着火。可以看出, 镁铝合金粉着火敏感浓度为1 364g/m3, 此时最低着火温度为615℃。粉尘浓度低于敏感浓度时镁铝合金粉最低着火温度随着粉尘云浓度的增加逐渐降低。这是因为粉尘浓度较小时单位体积内粉尘质量较少, 反应释放的热量少, 需从外界吸收较多的能量使粉尘燃烧, 着火温度偏高;随着单位体积粉尘质量的增加, 反应释放的热量增加, 火焰能自行传播并把热量辐射给其他颗粒, 使更多的粒子发生化学反应, 从外界吸收的热量减少, 最低着火温度降低。浓度高于敏感浓度时最低着火温度升高, 但是变化不大。镁铝合金粉质量浓度为2 273g/m3时着火温度为620℃, 与615℃相差不多。这是因为粉尘浓度增加到一定值后分子的传输过程在火焰传播中占主导地位, 而颗粒辐射时的影响在火焰传播中不占主导地位, 使火焰热性参数与浓度的关系减小, 即浓度再增加, 镁铝合金粉尘云最低着火温度几乎不变。

利用动力学理论解释实验现象:由燃烧动力学引出的混合物发热量的无因次折算, 如式 (1) 所示。

式中:R为通用气体常数;q为混合物发热量;C0为镁铝合金粉浓度;E为活化能;Cp为空气的定压摩尔比热容。

由此可知v∝C0。由分析可知v∝1/T (T为着火温度) , 可得C0∝1/T。着火温度与镁铝合金粉的浓度成反比, 即随着粉尘浓度的增加着火温度降低。实验所得结论与该理论基本符合。

粉尘云最低着火温度不仅可以为评价粉尘着火危险性提供实验依据, 而且可以为防爆工艺设计和防爆设备选型提供重要依据。但是, 粉尘的着火具有非稳定性, 通过10~20次实验得出的最低着火温度在指导实际生产时应考虑一定的安全系数。实验中测定的粉尘云最低着火温度通常比工业生产装置上需点燃相同的粉尘要高, 有人提出在使用时不许超过标准装置所测得数值的70%。如实验测得镁铝合金粉的最低着火温度为615℃, 实际生产中防爆设备或装置所允许的最高温度不能超过430℃。

2.3 惰性粉尘对镁铝合金粉最低着火的影响研究

实验选用的惰性介质为粒径为38μm碳酸钙粉尘, 镁铝合金粉选取300mg, 逐步添加碳酸钙粉尘。实验结果记录如表3所示。

随着碳酸钙质量分数的增加, 镁铝合金粉最低着火温度逐渐升高, 碳酸钙质量分数达到52.4%时最低着火温度明显升高, 抑制效果明显。可以得出:惰性粉尘可有效抑制镁铝合金粉燃烧, 且随着惰性介质质量分数的增加, 粉尘最低着火温度升高。但是, 只有惰性粉尘质量分数达到某一数值时抑制效果才比较明显。

碳酸钙能够抑制镁铝合金粉燃烧是因为碳酸钙作为一种惰性介质与可燃粉尘混合后能够吸收周围环境的热量, 且实验所用碳酸钙粒径较小, 颗粒比表面积较大, 吸热面积也就大。粒径较小的碳酸钙介质对镁铝合金粉的包围空间很封闭, 能够有效阻碍氧向颗粒表面扩散, 降低可燃粉尘点火的敏感度, 阻碍火焰传播。

碳酸钙质量分数较低时不能有效抑制燃烧可以解释为:镁铝合金粉的燃烧机理为表面非均相氧化, 即氧气与颗粒表面直接发生反应, 因此其燃烧过程受制于氧向颗粒表面的扩散。镁铝合金粉具有较高的表面非均相氧化反应速率, 很难被惰化。由表1可知, 实验选取300 mg镁铝合金粉, 为镁铝合金粉的敏感浓度, 故添加少量的碳酸钙无法有效抑制表面非均相反应。当碳酸钙添加量较高时氧传递阻力显著增加, 燃烧反应才能得到有效抑制。

3 结论

(1) 浓度与粒径一定时, 分散压力对可燃粉尘最低着火温度影响显著。压力为0.03 MPa时镁铝合金粉能与氧气充分反应, 释放更多热量, 最低着火温度最小。

(2) 镁铝合金粉的敏感质量浓度为1 364g/m3, 此时着火温度最低为615℃。浓度小于敏感浓度时最低着火温度随着粉尘浓度的增加而降低;浓度大于敏感浓度时, 粉尘最低着火温度几乎不受浓度影响。

(3) 碳酸钙作为一种惰性介质能够有效抑制镁铝合金粉燃烧反应, 且当碳酸钙质量分数达到一定值时抑制效果更明显, 镁铝合金粉最低着火温度显著升高。

(4) 粉尘着火实验次数有限, 实验数据在指导实际生产时应考虑一定的安全系数, 即防爆设备最高允许表面温度不能超过粉尘云最低着火温度的2/3。

参考文献

篇4：镁铝合金表面处理工艺

2024-O铝型材成形后，需要进行热处理才能达到最终的T62状态.合适的热处理工艺参数会得到性能较理想的最终型材，但是热处理工艺的最佳参数对热处理的工艺控制要求很高，因此很难确定.首先经由2024-O铝型材热处理工艺试验，系统地研究了固溶处理制度、淬火和人工时效制度等工艺因素对合金显微组织和力学性能的影响.其次，采用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD），在微观上研究不同制度下，型材微结构的变化与增强相的析出.最后确定了实验室条件下2024-O状态铝型材T62热处理的最佳工艺参数，即（490～505）℃×（20～40）min+（185～195）℃×（8～14）h.在该制度下，型材合金具备较优的综合性能.

关键词：

2024型材料； T62热处理工艺； 显微组织； 力学性能

中图分类号： TS 912+.3-文献标志码： A

Study on Microstructure and Properties of 2024 Aluminum

Parts by T62 Heat Treatment

ZHAO Zhao1， FENG Zhaohui2

（1.College of Engineering and Applied Sciences， Nanjing University， Nanjing 210023， China；

2.Beijing Institute of Aeronautical Materials， Beijing 100095， China）

Abstract：

In order to get relatively ideal property of T62 state on 2024-O aluminum alloy，it needs to be heat treatment with appropriate parameters after molded.It is not easy to get the optimal parameters from the heat treatment which is still very challenge as it require highly control.In this study，2024-O aluminum alloy was systematically studied on microstructure and mechanical properties under various processing，such as solution temperature，holding time，quenching，and artificial aging system.The microstructure has been changed and the precipitate phase has been enhanced where observed by using TEM and XED.Finally，the alloy with better comprehensive performance was obtained by the confirmed parameters of （490-505）℃/（20-40）min+（185-195）℃/（8-14）h，which is the most suitable parameter for 2024-O aluminum alloy with T62 state inlaboratory condition.

Keywords：

2024-O aluminum alloy； T62 heat treatment； microstructure； mechanical property

2024鋁合金广泛应用于航空、航天、雷达等高科技产品的制造[1-4]，而且目前在科研领域，2024铝合金材料的组织、第二相析出、性能的热处理形成规律的研究也取得了较多的成果[5-7].在工业生产领域中，形状复杂的2024铝合金航空零件一般会采用O状态材料，之后热处理至T62状态[2].研究使用何种热处理制度可得到最佳综合性能的铝合金型材，一直是工程技术领域的研究重点[8-9].2024-T62铝合金零件的热处理方式，主要由固溶淬火与人工强制时效两个步骤组成，这两个步骤涉及大量影响第二相析出的因素[10-14]，从而导致了性能的变化[15-16]，因而2024-T62铝合金零件热处理的第二相析出及性能会随着这些因素的变化而有规律地改变.研究2024-T62零件热处理工艺参数对第二相析出及性能形成规律对航空复杂零件的生产具有非常重要的指导意义.因此，本文研究了2024铝合金O状态型材T62热处理工艺关键参数对材料性能及第二相析出的规律.

1 试验材料及方法

试验选用飞机窗框用2.0 mm规格O状态2024铝合金型材，研究不同固溶温度对零件性能的影响，确定较优的固溶温度.首先通过研究不同固溶时间对2024铝合金试样拉伸性能的影响，确定较优的固溶处理制度，研究人工强制时效工艺对零件性能及第二相析出的影响，确定2024铝合金试样的T62时效制度.

采用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）研究析出的第二相.

1.1 固溶处理对型材性能的影响

2024铝合金为可热处理强化铝合金，固溶处理对力学性能的影响很大[17].所以，试验首先研究不同固溶制度下型材拉伸性能的变化.试验采用规格为2.0 mm的O状态型材，合金型材热差分析确定2024铝型材的过烧点低于508 ℃.因此，试验选取固溶制度为480，485，490，495，500，503和505 ℃，分别固溶35 min.根据试验结果，选用495 ℃为固溶温度，保温时间为20～50 min，每隔5 min取1个时间点，对试样进行拉伸测试，研究固溶时间对型材力学性能的影响.

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1.2 时效制度对型材组织及性能的影响

设定固溶制度为495 ℃×35 min，选用室温水为淬火介质，选择不同时效温度和时效时间进行试验，研究不同时效制度下型材组织和性能的变化.具体时效参数为：175，785，190，195和200 ℃分别时效6，7，8，9，10，11，12，13和14 h.随后，将190 ℃×9 h，190 ℃×16 h和200 ℃×9 h时效的试验合金进行TEM观察和XRD分析.

2 结果与分析

2.1 固溶处理对试验合金性能的影响

根据固溶处理的方案，测定每个试样的结果，绘制曲线，如图1所示.从图1中可以看出， 固溶温度在480～490 ℃时，试验合金的室温力学性能不稳定；而在490～505 ℃时，试验合金的室温力学性能趋于稳定.在490～505 ℃时，强度随温度升高稳步提高，伸长率（δ10）没有明显波动.因此在490～505 ℃固溶，可以满足试验合金的室温力学性能要求.

图2为固溶时间对试验合金力学性能的影响.从图2中可以看出，试验合金的强度和伸长率在保温20～40 min时，性能稳定，保持着较好的强韧匹配.当固溶时间>40 min时，试验合金的力学性能随保温时间的延长而波动较大.试验合金的室温拉伸强度随固溶时间的变化而变化，并且围绕固定值波动，而20～40 min内的屈服强度、抗拉强度和伸长率变化不大，与总体平均值相近.因此，固溶时间为20～40 min，可满足试验合金的室温力学性能的要求.综上所述，2024铝合金型材较优的固溶制度为（490～505） ℃×（20～40） min.

2.2 时效制度对试验合金组织性能影响

2.2.1 室温拉伸性能

2024铝合金型材经过不同时效处理后的屈服强度如图3所示.当时效温度为175 ℃，时效6～16 h后， 试验合金的屈服强度均处于较低的水平.当时效时间为16 h时，屈服强度为360 MPa，略高于标准的规定.当时效温度为185 ℃时，时效后的屈服强度均高于标准规定的345 MPa.随着时效时间的延长，屈服强度不断提高.时效时间为14 h时，达到最高393 MPa，随后屈服强度逐渐降低.当时效温度为190 ℃时，在整个时效过程中，材料的屈服强度均保持在较高的水平，为379～403 MPa，比退火态提高300 MPa左右.当时效10～12 h时，屈服强度达到最高，约为403 MPa.随时效时间的延长，试验合金的过时效响应较慢，时效16 h后，屈服强度仍可达到380 MPa左右.当时效温度为195 ℃时，时效仅6 h，屈服强度即达到400 MPa左右.随时效时间的延长，试验合金的屈服强度逐渐降低.时效14 h后，过时效响应加快，屈服强度显著降低.当时效温度提高到200 ℃时，随时效时间的增加，材料的屈服强度逐渐降低，而且降低的速度较快.当时效10 h时，屈服强度为337 MPa，不满足标准要求.

2024铝合金型材不同时效处理后的伸长率如图4所示.当时效温度为175～200 ℃、时效时间为6～16 h时，试验合金的伸长率随时效时间的弛豫均呈降低趋势.时效温度升高后，降低的速度放缓.不同制度下的伸长率均与标准要求相符.比较之下，175 ℃时效，试验合金的伸长率略高，韧性较好.

综上所述，时效温度为190 ℃、时效时间为8～14 h时，试验合金具有较好的力学性能，工艺参数范围较宽.考虑到试验合金时效后的强度，以及强韧的匹配程度和工业化生产的工艺控制，2024铝合金型材较优的T62热处理制度为（185～195） ℃×（8～14） h.

2.2.2 组织TEM观察及分析

试验合金经190 ℃×9 h、190 ℃×16 h和200 ℃×9 h时效后的TEM明场像见图5. 特征析出相的电子衍射花样见图6.由图5可以看出，试验合金经过不同温度和时间时效后，析出相的大小、形状及分布有明显的差别.当时效制度为190 ℃×9 h时，析出相以长棒状为主，也有少量较粗的短棒状和片状析出相弥散分布，如图5（a）所示.时效时间延长至16 h，棒状析出相数量减少、粗化，细长薄片状析出相数量增加，并沿同一方向分布，如图5（b）所示.当时效温度升高到200 ℃时，棒状析出相明显减少、粗化；细长薄片状析出相增多，长度增加，粗化，沿3个方向互成60 °析出，交错分布，如图5（c）所示.

由电子衍射花样分析表明，长棒状析出相为Al2CuMg，即S（或S ′ ）相，如图6（a）所示.S（或S ′ ）相为正交结构，空间群Cmcm，点阵参数a=0.4 nm，b=0.923 nm，c=0.714 nm.S相和S ′ 相的晶体结构、点阵参数以及位向关系均完全一致，只在某个方向上的错配有所不同，因而通常无法区分.

较粗的短棒状析出相为Al7Cu2Fe相，如图6（b）所示.Al7Cu2Fe相属于四方结构，空间群为P4/mnc，点阵参数a=0.633 6 nm，c=1.487 0 nm.

在图6（a）中，除了Al的[122]衍射谱和Al2CuMg的[011]衍射谱外，还可找出另一套很弱的电子衍射花样，从拉长的斑点及其拉长方向来看，来自细长薄片状析出相.

2.2.3 试验合金的XRD分析

试验合金的XRD图谱如图7所示.两个试样中均含有Al基体、Al2CuMg和Al7Cu2Fe相.经过高温时效后，在200 ℃×9 h时效的试样中发现了Al2Cu的衍射峰，见图7（b），表明在TEM分析中未能标定出的细长薄片状析出相可能是Al2Cu相，即θ（或θ ′ ）相.在高温时效后，Al2Cu相增多，使得在XRD图谱中出现其衍射峰，这与图5中200 ℃×9 h时效制度下，试样中的细长薄片状析出相变多、粗化的现象一致.

2XXX系铝合金强化主要靠细小弥散分布的强化相，试验中2024铝合金型材晶内的主要析出相为S ′ （主要强化相）+θ ′ （θ）.试验结果表明，随着时效时间的延长和时效温度的升高，S ′ +θ ′ （θ）相粗化，并且密度减小，导致试验合金的屈服强度及塑性降低.当进行190 ℃×9 h时效后，试验合金的屈服强度均保持在较高的水平，析出相以长棒状为主，且细小弥散.当时效温度提高到195～200 ℃时，随时效时间的延长，试验合金的屈服强度逐渐降低，棒状析出物数量减少、粗化，细长薄片状析出物数量增多，晶内析出相主要是S ′ +θ ′ ，由于时效温度较高，导致析出相形核及长大速度明显加快，200 ℃時效9 h，析出相明显粗化，因而屈服强度低于190 ℃时效后.

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3 结 论

（1） 2024铝合金型材T62热处理制度为：（490～505）℃×（20～40）min+（185～195）℃×（8～14）h，该制度下型材的性能最为理想，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为377、481 MPa和11.0%.

（2） 主要强化相是细小弥散分布的正交结构长棒状析出相Al2CuMg，即S（或S ′ ）相；次要强化相是细长薄片状析出相Al2Cu，即θ（或θ ′ ）相.这两种相的共同存在，使得材料的屈服强度均保持在较高的水平.

参考文献：

[1] 陈高红，刘洲，陈军洲，等.2024铝合金转动制件的失效分析[J].金属热处理，2013，38（5）：118-122.

[2] 李晗.2024铝合金薄板的热处理工艺与性能的研究[D].西安：西北工业大学，2007.

[3] 宁爱林，刘志义，曾苏民.时效制度对大冷变形2024铝合金力学性能的影响[J].特种铸造及有色合金，2006，26（8）：529-531.

[4] SINGH S，GOEL D B.Thermomechanical ageing（TMA） of 2014 aluminium alloy for aerospace applications[J].Bulletin of Materials Science，1991，14（1）：35-41.

[5] 刘静安.国内外铝加工技术的发展特点与趋势[J].轻合金加工技术，2000，28（9）：1-3.

[6] KAUFMAN J G.Aluminum alloys[M]∥KUTZ M.Handbook of Materials Selection.New York：John Wiley & Sons，2002.

[7] TOTTEN G E，MACKENZIE D S.Handbook of aluminum，volume 1：physical metallurgy and processes[M].New York：CRC Press，2003.

[8] LU K.The future of metals[J].Science，2010，328（5976）：319-320.

[9] 赵云龙，杨志卿.时效时间对冷轧2024铝合金组织和力学性能的影响[J].金属热处理，2015，40（3）：136-139.

[10] WANG S C，STARINK M J，GAO N.Precipitation hardening in Al-Cu-Mg alloys revisited[J].Scripta Materialia，2006，54（2）：287-291.

[11] WINKELMAN G B，RAVIPRASAD K，MUDDLE B C.Orientation relationships and lattice matching for the S phase in Al-Cu-Mg alloys[J].Acta Materialia，2007，55（9）：3213-3228.

[12] ZHU A W，STARKEJR E A.Strengthening effect of unshearable particles of finite size：a computer experimental study[J].Acta Materialia，1999，47（11）：3263-3269.

[13] STARINK M J，WANG P，SINCLAIR I，et al.Microstrucure and strengthening of Al-Li-Cu-Mg alloys and MMCs：II.Modelling of yield strength[J].Acta Materialia，1999，47（14）：3855-3868.

[14] KHAN I N，STARINK M J，YAN J L.A model for precipitation kinetics and strengthening in Al-Cu-Mg alloys[J].Materials Science and Engineering：A，2008，472（1/2）：66-74.

[15] 刘静，冯振海，张雅玲.2024铝合金（包铝）薄板T3、T361、T81、T861状态热处理工艺制度研究[J].轻合金加工技术，2003，31（8）：46-47.

[16] 李晗，张建国，席守谋.热处理工艺对2024铝合金薄板力学性能的影响[J].热加工工艺，2007，36（4）：55-57.

[17] 黄光杰，汪凌云.热处理对2024铝合金组织和性能的影响[J].重庆大学學报（自然科学版），2000，23（4）：99-102.