新型7072空调箔表面条纹分析及改善探究

田国建，莘明哲，左 源，任素贞

（江苏鼎胜新能源材料股份有限公司，江苏 镇江 212141）

传统空调外机散热器主要采用铜管加铜翅片或铜管加铝翅片结构，由于铜的使用成本过高，目前国内外许多企业研究者开展了大量空调散热器用材料以铝代铜的工作。国外相关空调企业已开发拉拔铝管加铝翅片穿胀式换热器来替代市场上使用铜管为主的产品[1]，为满足换热器整体高的耐腐蚀使用寿命，需要开发出新型高耐腐蚀铝合金翅片铝箔材料与拉拔铝管相匹配使用，研究发现7072铝合金材料电位能够与挤压铝管有50mV～80mV的电位差，能够形成阳极牺牲保护作用，能够保证换热器芯体较长的耐腐蚀寿命。国内企业也通过铸轧法对以上新型7072铝合金材料进行开发，本文针对新型7072空调箔生产开发过程中产生的表面条纹缺陷问题进行分析及改善探究。

1 合金材料与问题

新型高耐腐蚀铝合金为AA7072合金，成分标准及本次问题材料实测值如表1所示，成品合金状态为O态，厚度为0.1mm。本材料生产工艺流程为：铸轧6.6mm坯料退火→5道次冷轧至0.48mm→切边→4道次冷轧至0.1mm成品厚度→成品退火。经以上工艺生产成品铝箔，表面存在亮暗相间条纹。从成品表面质量来看，问题铝带表面花纹属于“表面偏析条纹”或“辊痕振纹”缺陷的可能性较大，追溯至中间工序发现条纹已经存在，且酸洗后更加明显，排除振纹的可能性，条纹贯穿整个铸轧工序,且随着压延率提高而增加，冷轧后道加工和酸洗后都难以消除，基本认定为表面偏析条纹缺陷，本文针对此问题进行深入探讨。

表1 7072合金化学成分（wt. /%）

2 分析与讨论

2.1 表面形貌分析

针对 0 态成品铝带表面条纹缺陷，先进行激光共聚焦显微组织观察。其中，OM图中显示有亮暗相间条纹，局部放大后发现暗条纹与亮条纹形貌差异较大。暗条纹宽度在2μm左右，亮条纹宽度在5μm左右，且亮暗条纹起伏不平（暗条纹凸起），交界处存在重叠和局部熔化现象。此外，为了形象表征0态成品的表面形貌，利用激光层析技术对成品铝带的表面进行了三维重构，得到的结果如图1所示。在重构后的表层三维图中，可见伴随亮暗条纹的表面起伏，即条纹亮暗色差实质上也是铝带表面微观起伏的宏观表现。

图1 成品 0 态铝带表层三维重构图

2.2 表面微区成分分析

为探究亮暗条纹的形成原因，对0态成品铝带表面进行了SEM扫描电镜观察和EDS能谱分析，如图2所示。其中，A、B两点分别为亮暗条纹区的能谱分析，结果如图2（b）和2（c）所示。值得关注的是，OM金相图中的亮暗条纹在SEM扫描图片中所显示的颜色正好相反，即呈现“亮变暗”“暗变亮”的颜色表征变化（亮条纹凸起）。在图2（a）中，虽然亮暗条纹区的成分差异不太明显，但亮条纹处的Zn、Cu、Fe元素含量更高，而暗条纹处的Al、Si含量更高，可以认为暗条区更能体现AL基体组织，而亮条纹区则存在一定的微量元素偏聚。这一现象从SEM探测原理上也可以得到论证，Cu、Fe等元素原子序数比Al大，在电镜下显示较为白亮。此外，退火后成品表面组织中存在弥散分布的白色颗粒相（黄色箭头指示物），未发现该相的存在对铝带宏观表面质量影响。

2.3 条纹形成机理分析及改善

为更好表征铝带表面的元素分布，对图 2（a）中划线区域进行元素分布线扫，得到各元素垂直于条纹方向的分布规律，如图3所示。

对图3中各元素分布规律进行对比分析发现，Al 元素峰与Zn、Si、Fe 等元素峰的分布强度形成了交叉互补，即 Zn、Si、Fe元素峰较强的亮条纹凸起区域 Al 元素峰相对较弱，说明 Zn、Si、Fe 富集而 Al 含量较低。这种规律在垂直于铝带亮暗条纹的方向上普遍存在，该实验结果进一步验证了亮暗条纹是元素偏聚宏观体现的假设。

根据相关工艺研究成果[2]，表面偏析现象与半连续铸造的铸锭表面产生的偏析瘤属于同一问题，铸造金属内部孔隙对热传导造成影响，热接触出现不良时即会产生金属表面元素的偏析，偏析区晶粒较细而相邻非偏析区晶粒较粗大。需综合结合铸轧冷却强度在线调整、铸嘴结构改造以及铸轧坯料高温均匀化退火，才能改善表面偏析进而消除表面条纹缺陷。

3 结论

（1）7072铝合金成品表面条纹亮暗色差实质上为铝带表面微观起伏的宏观表现。

（2）SEM视场下表面亮条纹部位存在Zn、Si、Fe元素富集，存在一定的元素表面偏析，暗条纹部位Al,Si含量更高，体现为AL基体组织，表面条纹与成分偏析相关联。

（3）需通过铸轧冷却强度在线调整、铸嘴结构改造以及铸轧坯料高温均匀化退火，以改善表面偏析进而消除表面条纹缺陷。