镜面铝表面压划成因及探究

熊 彪

（中色科技股份有限公司，洛阳471039）

0 前言

随着铝板带加工市场竞争日益激烈，企业要想获得更好的发展，必须朝着“优质、高效、低成本、节能、环保”方向努力，而镜面铝属于高表面要求产品，同时也是高附加值产品，是企业产品结构调整的一个方向。近几年来镜面抛光铝材飞速发展，已广泛应用于各类高档民用产品中，如宾馆酒店、家用浴室门以及家电产品中。镜面抛光技术可使产品外观看起来豪华美观，目前在欧美，东南亚等发达地区已被广泛推广，有良好的市场前景[1]。

镜面铝可以通过电解抛光、化学抛光、机械抛光、轧制压延等方法获得，且可根据不同需求调整产品的颜色，从而使制作出的产品外观更加色彩丰富、美观大方[2]。本文介绍的镜面铝是指通过轧制压延方法使带材表面呈现镜面效果。这类产品广泛应用于灯具、高档室内建筑装饰、建筑外观、汽车内外装饰、标牌、铭牌等领域[3]，属于高表面铝板带的一个分支和延伸。但镜面铝在生产过程中易出现压划缺陷，严重困扰着镜面产品质量的提升，导致成品率下降，最终影响经济效益。

压划是由于材料的表面遭到破坏后经过轧辊轧制后形成的虽没有手感但是影响物料表面美观的一种表面缺陷。本文通过对比试验对镜面铝表面压划缺陷的形貌、产生的机理及解决的方向进行了研究，期望找到解决问题的突破口和解决方法。

1 试验用料

试验材料为1070和1050铝合金，其热轧卷坯料厚度为（7.0±0.3）mm、（3.0±0.05）mm。其化学成分见表1[4]。

表1 1050、1070铝合金化学成分（质量分数/%）

2 试验方案

本次试验方案共2组，每组方案的变量仅有一个，其余工艺条件相同，分别对比不同合金、不同热轧坯料对表面压划的影响。

试验方案见表2。

表2 对比试验方案

3 试验结果及原因分析

3.1 宏观形貌及结果

对试验过程进行全程跟踪。在轧制镜面之前，要求铝板表面目视看不到压划缺陷。为排除后续可能出现的压划为头尾缺陷造成，在镜面轧制过程中统一在卷的中部断开取样，观察表面缺陷形貌，对宏观形貌进行对比，试验结果见表3。

表3 方案1和方案2表面压划描述

3.2 微观形貌及结果

对压划缺陷进行微观形貌光学显微镜OM、扫描电子显微镜SEM以及能谱EDS分析。

OM观察结果见图1。在OM观察下，白线缺陷显示为黑色条状。黑色点状缺陷沿轧制方向排列，形成宏观上的线状缺陷。

图1 OM不同放大倍数下的表面形貌

图2为缺陷1和缺陷2的30倍SEM观察图。

图2 缺陷1和缺陷2放大30倍的SEM照片

图3为缺陷1放大200倍和500倍的形貌图。

图3 缺陷1的SEM照片

图4为缺陷2放大200倍和500倍的形貌图。

图4 缺陷2的SEM照片

在SEM观察下，白线缺陷显示为白色条状。白色点状缺陷沿轧制方向排列，形成宏观上的线状缺陷，其宽度是由点状缺陷尺寸决定的。

对正常铝表面及缺陷处分别进行EDS分析，结果见图5和表4。

表4 EDS结果

图5 能谱分析取样点

白线缺陷与基材铝合金的成分差异较小，氧元素含量偏高。

3.3 试验结果及原因分析

（1）在其他条件相同的情况下，单机架双卷取热轧坯料和1+4热连轧坯料表面压划缺陷存在一定的差异，可以看出镜面表面压划跟热轧乳液润滑有一定关系。

原因：热轧生产时润滑不足造成表面粘铝，经过反复轧制，缺陷在料的表层虚愈合，经过抛光后压划缺陷显现。

热轧时，铝板与轧辊是处于高温、高压、高摩擦条件下的轧制过程。而热轧润滑液的基本功能是减少摩擦，防止轧辊与轧件粘结，同时控制工作辊的温度和辊型[5]。生产时必须使用兼有冷却和润滑作用的乳液作为冷却润滑液，使轧辊表面形成一层均匀的润滑层，以避免轧辊与铝板直接接触。乳液的性能、指标从很大程度上决定了热轧铝板带材的质量。因此，需制定一个合理的热轧工艺参数，尤其是乳液指标应包括浓度、疏水黏度、颗粒度、灰分、pH值、电导率、ESI、乳液温度等，同时按要求进行过滤、撇油等，从而保证生产镜面坯料时润滑良好，不出现粘铝缺陷。

（2）从两组试验情况看，在轧制抛光的第1道次、第2道次表面均无压划，而第3道次、第4道次压划开始出现并加重。从压划的微观形貌光学显微镜OM、扫描电子显微镜SEM以及能谱EDS分析结果看，在微观状态下，铝材表面已经被破坏，并在破坏后的表面形成新的氧化层，呈颗粒状沿纵向排布。

原因：在料卷转运过程中，任何不规范的吊运、放置都会造成料卷表层破坏，导致轧制时铝粉压入表面，形成表层缺陷并愈合，经过抛光后表层缺陷显现。因此需要规范生产过程中的每一个动作，包括对卸料、吊料、放置、转运等每个环节进行细化，并尽可能创造悬空转运的条件。

抛光轧制时，不断有铝粉进入轧制油中，如果过滤质量不好或者吹扫不到位，这些铝粉很可能被压入板面形成细小的压划。因此，为了获得良好的表面质量，在现场操作中应做好各项工作，例如：控制轧制速度，调整合适的轧制油秥黏度、透光率、流量、油温，在轧制变形区内形成连续、牢固、薄的润滑油膜；保证轧制油的过滤精度；减少各类重油混入轧制油；使轧制油黏度与轧制速度匹配；执行工艺操作规程，满足轧制条件等。此外，还要有较好的风吹除气装置，将表面多余的轧制油吹掉，尽可能减少残留在板面上的铝粉，从而提高表面质量[6]。

（3）不同牌号的合金表面压划程度不一样，合金越软越容易出现压划缺陷。

原因：材料软硬对表面压划存在一定的影响，材料越软，热轧时表面出现粘铝的概率越大，出现压划的概率也更大。

4 结论

（1）热轧生产时润滑不足容易造成表面粘铝，经过反复轧制，缺陷在料的表层虚愈合，经过抛光后压划缺陷显现。

（2）料卷转运时的不规范吊运、放置均会造成料卷表层破坏，导致轧制时铝粉压入表面，形成表层缺陷并愈合，经过抛光后表层缺陷显现。

（3）抛光轧制时，铝粉不断进入到轧制油中，如果过滤质量不好或者吹扫不到位，会导致铝粉被压入板面形成细小的压划。

因此需要从热轧乳液管理、料卷转运以及轧制油品等环节进行控制，降低镜面铝表面压划出现的概率。