变形镁合金产品常见质量问题的分析和对策

张全福

摘 要：通過对目前变形镁合金产品相关质量问题的原因查找并分析，提出了相应的解决对策。

关键词：杂质、检测

一、背景：

目前变形镁合金已经应用到军事、航空、民用器材、3C产品等多种用途，变形镁合金根据对使用的要求，挤压薄板厚度越来越小。达1mm左右，因此对材料的要求越来越高。因此需要找出影响合金纯度的各种因素，在坯料生产过程中给与解决，已经成为迫切需要，也成为制约变形合金产业化道路发展的重要瓶颈之一。

二、问题特征：

变形合金坯料在挤压和加工过程中，经常会出现化学成分不均匀、黄斑、黑斑、腐蚀白点、挤压缺陷等五个类型的质量问题。给生产和后续加工造成极大的浪费，直接影响企业经济效益和行业的产业化进程。为有效逆转产品不稳定的现象，针对以上问题和现象逐一剖析，制定防范措施，将不可控变为可控。

1、一般常见杂质的定量分析，明确杂质是什么？

黑斑主要成分为氧化镁、碳酸镁、硅含量。根据检测杂质大小在0.1-0.2mm之间。对黑点进行了三次检测，三次结果表明主要杂质为氧化镁、铝锰相、碳酸镁、硅。这样给我们解决了杂质是什么的问题。

2、来源分析：为什么产生

杂质来源于哪里呢，我们需要从工艺过程来分析。流程环节上分三个阶段，原料、纯净化及浇注过程、成品携带。

简述工艺的原理：利用热能将不同种类的合金元素由固态加热转化为液态，利用机械搅拌混合进行合金化过程达到规范要求，同时利用熔剂吸附杂质、氩气脱去气体，将原材料及过程中产生的杂质通过一定的时效进行吸附，沉淀，达到成分及纯净化要求后，再进行浇铸。全过程做好镁液的防止燃烧和氧化的防护。

氯化锰是我们发现收率不稳定元素，分析其原因一是添加时间的问题，另一个是浇铸过程的问题。合金化精炼过程中，由于氯化锰熔解需要高温，同时由于其密度较大，熔解吸收速度低于沉降速度，温度较低均会降低产品吸收率。部分氯化锰沉淀较快，来不及吸收就沉淀到锅底，造成锅底氯化锰或铝锰堆积。当第二次加料时，这些氯化锰可能又会重新被搅拌带起，表面上看吸收率提高，其实是底部堆积被带起。必须控制锰的添加，同时对搅拌力度固化（含轴长度，半径、频次、搅拌时间）。

浇铸过程问题携带，由于我们的浇铸管正处于铝锰相与工作液体交接部分，首先保证要浇铸管高于含铝锰层。注意好熔体高度和清理锅次数。二是保证浇注过程锅内的稳定，当浇铸液体高度发生变化，锅内气压也发生变化，一旦发现断流或气泡现象出现，说明浇铸管界面发生变化，会携带铝锰相甚至熔剂杂质。所以控制点是稳定锅内液体和浇铸管位置。

第一次通过对合金液体沉淀检测铝锰相，发现下管后浇铸管静置时间1小时与1.5小时差异不大，说明前端静置降低铁的时间已经足够。铝锰的堆积关键在浇铸坯料长短，在坯料浇铸刚开始250-350mm变化较大。为什么会发生这样的结果呢，实际上这是由初期顶压的压力作用，只有锅底部液体承受压力大于管口压力时，管口才会出来液体，所以距离管入口下面铝锰相界面会带入，当浇铸管出来液体后，管出入口会形成稳定的连通器。此时入口侧由于上部受液体压强高，工作层的液体逐步带入。

3、 夹杂数量在千分之五左右，氧化性较快，组织不均匀。部分存在铝锰线条。

三、采取的对策

了解了质量问题产生的原因和杂质的来源，需要我们针对相关的问题提出一定的对策来解决这些问题。

棒材类：

1优化工艺进一步降低杂质含量

1.1夹杂数量已经介于千分之五左右，目前已经有控制计划和标

准，逐日进行检测。

需要推进的步骤：需要进一步剖析夹杂来源归属于净化过程还是携带夹杂；挖掘在净化过程中或携带环节的关键因素，影响因素；确认生产环节关键因素的影响和采取有效控制，提出新的检测和控制计划。

1.2目前产品氧化的速度同比其他较快。氧化产生的原因是耐

腐蚀性较差，一般是材料杂质较多的原因。

具体判断属于金属夹杂还是非金属夹杂；金属夹杂：铝锰相及低温金属化合物。非金属夹杂：熔剂、含硅量。

采用化学成分、金相、恒温恒湿等检测方式，对比同一产品不同材料做出评价。评价项目不少于3次。评价方式有：1）对比其他企业产品做出评价。2）对比企业内部不同产品做出评价。3）对比同一产品不同成分做出评价。4）对比同一产品不同参数评价。

1.3组织不均匀

组织分析：宏观组织变化---------微观组织变化---------差异分析----------参数分析---------控制计划---------验证

各有关产品至少三锅对比，其他参数一致不做改变。

合金液体混合时比例不同，会造成是否由于密度不同发生熔剂未能完全沉淀。熔剂携带问题是否发生。

另一个变化是，镁液内熔剂黏附的粗镁杂质较多，液体原来采用人工浇铸的时间在30分钟左右，相当于沉淀时间，杂质可以去除。现在镁液从锅底浸入，所转镁液是否干净。在合金锅里是否能够沉淀充分。

由于原合金熔化镁锭的过程从低温开始，杂质逐步沉淀在锅底，所以可能有携带熔剂夹杂和净化不彻底现象，所以对此进行溶剂检查和腐蚀性试验，从锅底到锅顶。