新型全合成水基潤滑液軋制鋁板表面白斑缺陷形成>機(jī)理及現(xiàn)場應(yīng)對措施

周鑫,孫曉婷

(1.無錫中國石油潤滑脂有限責(zé)任公司，江蘇 無錫 214000;2.中國石油大連潤滑油研究開發(fā)中心，遼寧 大連 116021)

0 引言

應(yīng)用新型全合成水基液取代傳統(tǒng)火油軋制技術(shù)，成功生產(chǎn)出某系合金鋁板帶成品，但產(chǎn)品表面出現(xiàn)白斑。目前該產(chǎn)品主要用于瓶蓋料的制作，而對于瓶蓋料，不僅要求有良好的深沖性能等機(jī)械性能，而且還要求產(chǎn)品表面質(zhì)量不能存在腐蝕、起皮、色差、印痕、金屬壓入等缺陷。因此，本文對該白斑缺陷進(jìn)行表面觀察，對于其產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行分析、推斷，從而指導(dǎo)在軋制過程找出白斑產(chǎn)生的原因，并在現(xiàn)場提出合理應(yīng)對措施。

1 實驗結(jié)果及分析

通過對現(xiàn)場白斑產(chǎn)生過程的分析認(rèn)為，造成這一缺陷的可能原因有：表面氧化鋁層破裂、板面腐蝕、潤滑介質(zhì)殘留、潤滑介質(zhì)中部分成分黏聚等。因此，為了判定研究本次廠試過程中產(chǎn)生的原因是否為上述分析中的一種，設(shè)計實驗進(jìn)行了分析論證。

1.1 表面氧化層破損

氧化層破損：主要指鋁板表面與空氣形成的一層氧化鋁層在軋制過程中破損。一般氧化鋁層破裂存在以下特征：顯微組織下軋制紋路不連續(xù)，板面存在明暗色差，氧化鋁層破損處明顯發(fā)白。因此，以這些特征為依據(jù)設(shè)計實驗對同一板面白斑區(qū)和非白斑區(qū)表面形貌分別進(jìn)行三維形貌、顯微組織觀察分析，從而判定白斑缺陷是否為鋁板表面氧化鋁層破損。

在鋁板表面白斑處和正常部位各取高倍試樣，試樣清洗后在光學(xué)顯微鏡下觀察三維形貌及表面組織，如圖1,圖2所示。其上可見白斑處明顯發(fā)暗，表面存在很多黑色附著物。另外，在SEM上400倍下對白斑區(qū)和非白斑區(qū)進(jìn)行了觀察，如圖3所示。

圖2 光學(xué)顯微組織

圖3 SEM顯微組織

觀察圖1可知在3D形貌方面白斑區(qū)和非白斑區(qū)存在明顯區(qū)別，白斑區(qū)較非白斑區(qū)表面平整度差，紋理較為粗糙，有可能是軋制紋路表面涂覆或者缺失造成的。如圖2、圖3所示，對比兩區(qū)域表面形貌可知，在白斑區(qū)板面明顯存在較多發(fā)黑物質(zhì)，使得整個白斑區(qū)發(fā)黑。總體觀察認(rèn)為白斑區(qū)表面并不存在破損現(xiàn)象。

1.2 板面腐蝕

板面腐蝕：這里所指的板面腐蝕一般指水對板面的腐蝕，通常表現(xiàn)為水腐蝕區(qū)域板面氧含量遠(yuǎn)高于未腐蝕板面。因此，設(shè)計實驗在同一實驗條件下對兩樣品同時進(jìn)行EDS元素分析，確定其反應(yīng)機(jī)理是否為板面水腐蝕，測試結(jié)果見表1。

表1 白斑及水腐蝕標(biāo)準(zhǔn)板EDS能譜成分分析結(jié)果

通過分析認(rèn)為白斑區(qū)氧含量并未高及水腐蝕標(biāo)準(zhǔn)版，因此認(rèn)為造成白斑的原因并非水腐蝕。

1.3 潤滑介質(zhì)或部分成分殘留

水基液中可能造成板面殘留的有：P劑添加劑、Si劑添加劑、水基液本身。為驗證比較白斑缺陷是否為潤滑液或其中部分成分的殘留，對同一板面白斑及非白斑區(qū)進(jìn)行了EDS元素分析，結(jié)果見表2。

表2 白斑及非白斑區(qū)EDS能譜成分分析結(jié)果

由表2數(shù)據(jù)可知，白斑及非白斑區(qū)域并不存在元素種類的差別，而兩區(qū)域碳含量接近，另外，白斑區(qū)也沒有發(fā)現(xiàn)P、Si等元素，也就是說在白斑區(qū)域并不存在有機(jī)成分在板面殘留的可能，相反白斑區(qū)域較高的可能是水基潤滑液自身在板面形成殘留，并對板面造成一定的腐蝕所形成的。

2 結(jié)論

通過對白斑可能形成的機(jī)理進(jìn)行逐一分析，最終確認(rèn)白斑形成的機(jī)理可能是水基潤滑液在板面上引起殘留，而現(xiàn)場通過增設(shè)邊部噴嘴，目的是通過加大對板面殘留的沖洗，從而在現(xiàn)場驗證板面白斑出現(xiàn)幾率，發(fā)現(xiàn)加裝噴射裝置增加了回溶性，可有效減少或消除白斑缺陷的出現(xiàn)，如圖4～圖7所示。

圖4 原狀態(tài) 圖5 加裝噴射

圖6 邊部白斑 圖7 邊部白斑消失

全合成水基軋制液屬于鋁合金冷軋制行業(yè)的革命性技術(shù)產(chǎn)品，它的應(yīng)用成功將直接取代鋁冷軋傳統(tǒng)油基潤滑產(chǎn)品，技術(shù)性能優(yōu)勢方面可增加鋁合金金屬強(qiáng)變形率，提高生產(chǎn)效率，減少后續(xù)水清洗單元，降低生產(chǎn)成本，循環(huán)使用，滿足新形勢下的綠色經(jīng)濟(jì)要求。