由於壓鑄業的利潤率越來越低,一些壓鑄廠的管理者囿於成本的制約,加之對劣質再生鋁危害性認識不足,缺乏檢測手段,在再生鋁錠質量和價格的天平上偏向了後者,導致出現一系列壓鑄質量問題,甚至造成直接經濟損失。因此,嚴格再生鋁錠的質量管理已被越來越多的人所重視。
A、再生鋁原料來源複雜,成分控制難是保證質量的關鍵問題。回收廢鋁料中有20餘種元素(Cu,Mg,Mn,Si,Ag,Ti,Be,Zn,Sn,Ni,Cr,Pb,Bi,V,Zr,Co,O)。對某些牌號的合金是重要新增元素,對另一些牌號合金則是有害物質。因此再生鋁一般要降級使用。
B、非金屬夾雜是導致廢品的最主要缺陷。由此原因報廢的再生鋁錠達廢品總量的10-25%。這些夾渣來源於高溫熔體表面氧化膜破裂形成的碎片和爐渣,廢料本身含大量氧化物及未處理乾淨的雜物等隨鋁液進入鑄錠,來自一次合金處理的鈦,硼聚集夾渣物,來自爐襯的耐火尖晶石顆粒,多元化合沉積物Al-Fe-Mn-Cu等。來自油和水的氫化物雜質,陽極化和表面塗層造成的夾雜物等。其中以氧化物夾渣最普遍。氧化夾渣在斷口上呈暗褐色或灰色和金黃色等斑狀。一般要求鑄錠低倍試片不得多於兩點夾渣,且單個面積小於0.5mm2。
C、在熔鍊和轉註時因湍流,翻滾,飛濺引起的氧化膜。它很薄,與基體金屬結合緊密,在低倍組織觀察中不易被發現。
D、用廢料重熔會帶入較多氣體。有資料報導:從重量15KG的鋁錠表面析出的水蒸氣和氫氣有373cm3,而15KG廢鋁板(2mm厚)表面析出量達6000cm3,而且,鋁合金表面的氧化膜厚度室溫下約為2.5-5.0µm;潮溼環境下,成複式氧化膜,內層為氧化物,外層含羥基化合物。在熔鋁過程中,這些氧化夾雜物是部分氣體的載體,殘存於鋁液中。對於長時間在潮溼環境中的鋁廢料,其表面有較厚一層Al(OH)3,內含的化合態水加熱到300—400ºC也不能除掉。在400ºC以上才開始分解為γ-Al2O3和H2O。這樣的爐料即使預熱,熔化後的再生鋁錠中氫含量也大為增加。大約是原鋁的10倍。
E、再生鋁錠中出現氣孔,起皮,起層,表面夾雜,裂紋,力學效能不合格的現象,主要源於鋁錠中的偏析,熱脆,氣體,氧化物夾雜,縮松,裂紋,晶粒組織不良及化學成分不合規範要求等因素。
目前對再生鋁的檢驗可分為化學成分檢驗,金相組織檢驗,表面檢驗和效能檢驗。金屬中含氣量分析主要以液態金屬測氫為主。
A、化學成分檢驗:限定在相應牌號的標準成分範圍內。此為外限標準或工業標準。由於大量廢料回爐勢必增加再生鋁錠中的雜質成分,為了確保外限標準所必需的限度,根據工廠的具體情況應自行制定內限標準,並按此來驗收。早期用化學分析,其結果精確,但操作繁雜,目前多用於校驗其它分析方法。現在大都採用光譜分析,其靈敏度高,速度快,選擇性好,成為檢驗的主流。
B、組織檢驗:分為宏觀和微觀檢驗。
宏觀檢驗是藉助肉眼或低倍放大鏡(小於30倍)觀察和判斷再生鋁錠內部是否有裂紋,夾雜,氣孔,成分偏析及不良晶粒組織等缺陷。由於鋁錠內部缺陷多集中在近表層,或表皮上,因此特別要對鋁錠的表面從形狀,縮孔,氣孔,氧化物夾雜和表面裂紋等方面檢驗。一般不允許有拉裂,氣泡,腐蝕斑點,縮孔,高出表面的金屬瘤等。
微觀組織檢驗是利用光學金相顯微鏡或電子顯微鏡等從毫米,微米乃至奈米尺度來觀察,鑑別和分析各種相的形貌,晶體結構和化學組成等。其檢驗標準在參考國家標準的同時,應結合自身對壓鑄件的要求調整。
C、力學效能檢驗。鋁合金力學效能包括強度,塑性,韌度和硬度,它們與化學成分,組織結構有密切關係,是壓鑄前必須確認的。用材料實驗機和各種標準的靜,動態硬度測試儀可以完成對力學效能的檢驗。
D、斷口檢驗。常用冷、熱酸、鹼浸蝕後對再生鋁錠的斷口觀察。常有缺陷為裂紋、夾渣、氣孔、疏鬆、白斑等。也可以根據斷口形狀用肉眼初步判斷質量。質量好的再生鋁錠晶粒較細,斷口呈白色絲絨狀,沒有矽晶粒亮點。質量差的鋁錠則晶粒粗大,斷口呈灰暗色或藍灰色,並有發亮光的矽晶粒可見。
由於壓鑄業的利潤率越來越低,一些壓鑄廠的管理者囿於成本的制約,加之對劣質再生鋁危害性認識不足,缺乏檢測手段,在再生鋁錠質量和價格的天平上偏向了後者,導致出現一系列壓鑄質量問題,甚至造成直接經濟損失。因此,嚴格再生鋁錠的質量管理已被越來越多的人所重視。
1) 再生鋁質量分析A、再生鋁原料來源複雜,成分控制難是保證質量的關鍵問題。回收廢鋁料中有20餘種元素(Cu,Mg,Mn,Si,Ag,Ti,Be,Zn,Sn,Ni,Cr,Pb,Bi,V,Zr,Co,O)。對某些牌號的合金是重要新增元素,對另一些牌號合金則是有害物質。因此再生鋁一般要降級使用。
B、非金屬夾雜是導致廢品的最主要缺陷。由此原因報廢的再生鋁錠達廢品總量的10-25%。這些夾渣來源於高溫熔體表面氧化膜破裂形成的碎片和爐渣,廢料本身含大量氧化物及未處理乾淨的雜物等隨鋁液進入鑄錠,來自一次合金處理的鈦,硼聚集夾渣物,來自爐襯的耐火尖晶石顆粒,多元化合沉積物Al-Fe-Mn-Cu等。來自油和水的氫化物雜質,陽極化和表面塗層造成的夾雜物等。其中以氧化物夾渣最普遍。氧化夾渣在斷口上呈暗褐色或灰色和金黃色等斑狀。一般要求鑄錠低倍試片不得多於兩點夾渣,且單個面積小於0.5mm2。
C、在熔鍊和轉註時因湍流,翻滾,飛濺引起的氧化膜。它很薄,與基體金屬結合緊密,在低倍組織觀察中不易被發現。
D、用廢料重熔會帶入較多氣體。有資料報導:從重量15KG的鋁錠表面析出的水蒸氣和氫氣有373cm3,而15KG廢鋁板(2mm厚)表面析出量達6000cm3,而且,鋁合金表面的氧化膜厚度室溫下約為2.5-5.0µm;潮溼環境下,成複式氧化膜,內層為氧化物,外層含羥基化合物。在熔鋁過程中,這些氧化夾雜物是部分氣體的載體,殘存於鋁液中。對於長時間在潮溼環境中的鋁廢料,其表面有較厚一層Al(OH)3,內含的化合態水加熱到300—400ºC也不能除掉。在400ºC以上才開始分解為γ-Al2O3和H2O。這樣的爐料即使預熱,熔化後的再生鋁錠中氫含量也大為增加。大約是原鋁的10倍。
E、再生鋁錠中出現氣孔,起皮,起層,表面夾雜,裂紋,力學效能不合格的現象,主要源於鋁錠中的偏析,熱脆,氣體,氧化物夾雜,縮松,裂紋,晶粒組織不良及化學成分不合規範要求等因素。
2) 再生鋁的質量檢驗目前對再生鋁的檢驗可分為化學成分檢驗,金相組織檢驗,表面檢驗和效能檢驗。金屬中含氣量分析主要以液態金屬測氫為主。
A、化學成分檢驗:限定在相應牌號的標準成分範圍內。此為外限標準或工業標準。由於大量廢料回爐勢必增加再生鋁錠中的雜質成分,為了確保外限標準所必需的限度,根據工廠的具體情況應自行制定內限標準,並按此來驗收。早期用化學分析,其結果精確,但操作繁雜,目前多用於校驗其它分析方法。現在大都採用光譜分析,其靈敏度高,速度快,選擇性好,成為檢驗的主流。
B、組織檢驗:分為宏觀和微觀檢驗。
宏觀檢驗是藉助肉眼或低倍放大鏡(小於30倍)觀察和判斷再生鋁錠內部是否有裂紋,夾雜,氣孔,成分偏析及不良晶粒組織等缺陷。由於鋁錠內部缺陷多集中在近表層,或表皮上,因此特別要對鋁錠的表面從形狀,縮孔,氣孔,氧化物夾雜和表面裂紋等方面檢驗。一般不允許有拉裂,氣泡,腐蝕斑點,縮孔,高出表面的金屬瘤等。
微觀組織檢驗是利用光學金相顯微鏡或電子顯微鏡等從毫米,微米乃至奈米尺度來觀察,鑑別和分析各種相的形貌,晶體結構和化學組成等。其檢驗標準在參考國家標準的同時,應結合自身對壓鑄件的要求調整。
C、力學效能檢驗。鋁合金力學效能包括強度,塑性,韌度和硬度,它們與化學成分,組織結構有密切關係,是壓鑄前必須確認的。用材料實驗機和各種標準的靜,動態硬度測試儀可以完成對力學效能的檢驗。
D、斷口檢驗。常用冷、熱酸、鹼浸蝕後對再生鋁錠的斷口觀察。常有缺陷為裂紋、夾渣、氣孔、疏鬆、白斑等。也可以根據斷口形狀用肉眼初步判斷質量。質量好的再生鋁錠晶粒較細,斷口呈白色絲絨狀,沒有矽晶粒亮點。質量差的鋁錠則晶粒粗大,斷口呈灰暗色或藍灰色,並有發亮光的矽晶粒可見。