文：重庆嘉泰精密机械有限公司 孙兴龙
摘要：铝合金工件易发生各类表面缺陷，主要体现为黑斑缺陷。其成因包括腐蚀物质腐蚀及有机物污染。这些表面缺陷影响产品的外观与合格率，并对企业形象及产品质量造成不良影响。
本文根据主要生产工艺流程为：压铸→抛丸→机加工→清洗→干燥→存放的 ADC12 压铸铝合金工件加工生产情况及存放条件，对不同类型黑斑缺陷工件表面的形貌和成分进行分析，讨论生产工艺流程各环节对黑斑缺陷的影响机制，并以此为基础提出工艺优化措施，达到减少黑斑缺陷、改善产品质量的目的。
关键字：铝合金；黑斑；预防措施
ADC12 压铸铝合金工件在加工及存放过程中产生的黑斑缺陷形貌主要分为两类，一类为连续片状黑斑，颜色显著深于正常区域；二类为白色或灰色粉末状粘附，粘附擦除后呈现点状分布的黑斑。两类黑斑缺陷均发生在铝合金工件的非加工表面。
铝合金工件正常非加工表面经过抛丸处理，在钢丸抛击作用下，表面较为致密，但存在许多钢丸抛击而产生的凹坑，整体形貌不平滑。同时正常表面处分布着片状或颗粒状碎屑。连续片状黑斑表面的组织形貌与正常表面无明显区别，保留了抛丸工艺造成的凹坑及碎屑。白色粘附的表面形貌呈颗粒状碎屑，其基底的形貌呈现小尺寸的多孔网状结构正常表面基体处主要成分为 ADC12 铝合金的原有成分，还含有一定量的 C、O2元素，可能来源于工件在加工过程中所接触到的有机工业介质污染、轻微氧化等，而正常表面碎屑的成分则完全异于基体处，主要元素成分为 Fe，且存在Cr，可以推测在抛丸过程中产生了钢丸碎屑粘附。
连续片状黑斑的基体处及碎屑处与正常表面相比均含有更高含量的 C、O2 元素，推测为受有机工业介质污染更严重。由于连续片状黑斑主要产生于压铸工序后，可推测其成因为压铸过程中产生的有机物粘附并氧化变色。白色粘附物处元素组成的主要特点为O2元素含量高，推测该白色粘附物主要成分为 Al 的氧化物或氢氧化物。
白色粘附物基体处呈现小尺寸的多孔网状结构，其O2元素含量也较高，且白色粘附物基体处不再存在钢屑粘附，但 Fe 元素含量升高，推测该区域原粘附于表面的钢屑在存放过程中与基体发生了原电池腐蚀，二者共同发生了氧化反应，使钢屑以铁的氧化物形式分布于基体表面，而铝合金基体发生了孔状腐蚀，并随着时间的推移日趋严重，生成白色或灰色的腐蚀产物浮于工件表面。
综上所述，造成连续片状黑斑与白色或灰色粉末状粘附缺陷的主要原因为：
1）压铸过程中脱模剂不均匀富集产生积聚粘附，并发生氧化变色产生黑斑；
2）抛丸后工件表面粘附有钢丸碎屑，在潮湿环境中与铝基体发生原电池反应，造成铝合金基体腐蚀；
3）钢丸抛击造成抛击坑，容易积聚加工介质，不利于工件干燥，使工件表面更容易发生氧化腐蚀；
4）生产存放工艺不合理，未充分考虑预防腐蚀。
预防黑斑缺陷的主要措施：
1）压铸工艺过程
可换用对铝有较好缓蚀作用的无硅脱模剂，减轻脱模剂对铝件造成的腐蚀，同时优化压铸工艺，改善脱模剂的积聚现象。
2）抛丸工艺过程
抛丸处理可使表面变得致密，增大表面强度与耐磨性，改善压铸件表面质量，但抛丸处理后铝件表面粗糙度显著变大，造成后期加工、清洗过程中容易产生加工液、清洗液的残留，且在存放过程中不利于铝件干燥。此外，抛丸处理使铝件表面粘附大量钢屑，形成双金属原电池，加剧了铝件的腐蚀。可改变抛丸砂材质，避免双金属腐蚀。
3）机加工艺过程
加工液是加工过程中铝件接触的主要工业介质，且在清洗不足的情况下可能长期残留在工件表面，加工液的 pH 值过高和缓蚀性能不足，都会造成铝件腐蚀。此外，现场加工液中含有铝粉、铝屑、铁屑、杂油、细菌、真菌等可能引起加工液失效变质、影响加工液缓蚀性能的杂质，为铝件的腐蚀霉变创造了条件，加速腐蚀斑、霉斑的产生。应使用 pH 值适中、对铝缓蚀性能好、生物稳定性好的加工液，并做好加工液的现场维护，形成系统的实时维护方案，控制其 pH 值及加工液浓度在一定范围内，控制杂质含量、菌落数、硬度等。
4）清洗及干燥过程
若使用水或对铝缓蚀性能不足的清洗剂清洗工件，且后期干燥不完全，则在存放过程中，易形成腐蚀霉变的隐患。应使用具有优良缓蚀作用的清洗液，清洗后完全干燥，防止液体残留。
5）存放过程
压铸、加工、存放应分区进行，防止粉尘、液体工业介质等对工件存放环境造成污染；避免室外存放。此外，应做好铝件存放过程的防潮保护，梅雨、霜降等易腐蚀季节定期进行检查维护。
