【行业资讯】铝合金切削后变色原因及解决办法

一、引言

铝合金因其优良的性能在工业生产中得到广泛应用，但在切削加工后常常出现变色现象，这不仅影响了产品的外观质量，还可能对其性能产生不良影响。本研究报告旨在深入分析铝合金切削后变色的原因，并提出相应的解决措施。

（一）铝合金切削后变色现象的普遍性及影响

铝合金在切削加工后变色是较为常见的现象。这种变色可能表现为表面氧化膜的形成，导致颜色变暗、泛黄甚至出现斑点等。这一现象不仅在外观上降低了产品的质量，还可能影响铝合金的耐腐蚀性能、机械强度等关键性能指标，进而影响到产品在实际应用中的可靠性和使用寿命。

（二）研究目的与意义

深入研究铝合金切削后变色的原因具有重要的现实意义。一方面，通过准确找出变色原因，可以为生产企业提供有针对性的解决措施，减少因变色问题导致的产品质量下降和成本增加。另一方面，有助于推动铝合金加工技术的不断进步，提高我国铝合金制品在国际市场上的竞争力。

二、铝合金切削后变色的主要原因总结

（一）化学因素

1.铝合金的两性金属特性，与酸碱易发生反应。

◦铝是活泼的两性金属，在铝加工生产过程中，与碱性水基切削液接触时，极易变色或产生色斑。例如，铝合金中的锌及镁在碱性溶液中会产生氢氧化物，使铝表面形成白斑。

◦由于铝的两性金属特性，在加工过程中，无论是与酸性还是碱性物质接触，都容易发生化学反应，从而导致铝合金切削后变色。

2.切削液中游离氯、硫、磷酸盐等与铝发生反应。

◦铝合金切削液中游离氯与铝发生反应，会生成氯化铝等物质，导致工件表面变色。例如，在切削加工中，如果切削液中含有游离氯，就会与铝合金发生反应，使工件变色。

◦切削液中的硫、磷酸盐等成分也可能与铝发生反应，进一步加剧了铝合金切削后变色的现象。

3.铝合金中微量杂质发生反应。

◦铝合金中的微量铜离子进入水基切削液中可造成铝件腐蚀，从而导致变色。比如，铝硅合金铸件因偏析，在表层富集了较多的铜和硅元素，在潮湿的条件下形成的氧化铜及硅会使表面呈黑色。

◦铝合金中本来含有的一些微量杂质，如锌、镁等，在特定条件下也会发生反应，导致工件变色。

（二）环境因素

1.长时间暴露在空气中，铝合金自身会氧化变色。

◦铝材本身是一种活泼金属，在加工过程中一旦与空气中的氧气接触，表面容易形成氧化膜，从而导致变色。特别是在长时间暴露在空气中的情况下，铝合金的氧化速度加快，变色问题更加明显。

◦随着时间的推移，铝合金表面的氧化膜会逐渐增厚，颜色也会发生变化，从最初的浅灰色逐渐变为深灰色甚至黑色。

2.较高的气温或湿度情况下，铝合金易被氧化、腐蚀。

◦在较高的气温或湿度情况下，空气中的水分和氧气含量增加，铝合金的氧化速度加快。例如，在潮湿的环境中，铝件更容易产生氧化变色现象。

◦高温高湿的环境会加速铝合金的腐蚀，使铝合金表面的颜色发生变化，同时也会降低铝合金的耐腐蚀性能和机械强度。

（三）切削液因素

1.切削液变质腐败后造成工件腐蚀。

◦切削液在使用过程中，如果没有得到及时的更换和维护，就会变质腐败，产生酸性物质等，对铝合金工件造成腐蚀，从而引起变色。例如，当切削液变质时，其中的游离氯、硫等成分会与铝发生反应，导致工件变色。

◦变质的切削液还会降低其润滑性能和冷却性能，增加切削过程中的摩擦和热量，进一步加剧铝合金的变色和腐蚀。

2.选择不合适的切削液，差的切削液会腐蚀铝。

◦不同的铝合金材料需要选择不同的切削液，如果选择不合适的切削液，就会对铝合金工件造成腐蚀。例如，对于精加工的加工要求，应选择乳化型切削液或低粘度的切削加工油；对于半精加工和粗加工，可以选择性价比高的乳化型或者半合成的有良好冷却性能的切削液。

◦差的切削液可能含有过多的游离氯、硫等成分，或者酸碱度控制不当，这些都会导致铝合金切削后变色。

三、预防铝合金切削后变色的措施建议

（一）切削液的选择与使用

1.根据加工要求选择合适的切削液，如精加工可选择乳化型切削液或低粘度切削加工油；

精加工和粗加工可选择性价比高的乳化型或半合成有良好冷却性能的切削液；磨削加工要考虑切削液的润滑、冷却和过滤性。

选择合适的切削液是预防铝合金切削后变色的重要措施之一。对于精加工，乳化型切削液或低粘度切削加工油能够提供良好的润滑性能，减少刀具与工件之间的摩擦，从而降低切削热的产生，减少变色的风险。

半精加工和粗加工则可以选择性价比高的乳化型或半合成切削液，这些切削液具有良好的冷却性能，能够迅速带走切削过程中产生的热量，防止铝合金表面温度过高而导致变色。

在磨削加工中，除了考虑切削液的润滑和冷却性能外，还需要关注其过滤性。磨削过程中会产生大量细小的磨屑，如果切削液的过滤性不好，磨屑不能及时被过滤出去，就会随切削液循环到加工区，划伤工件表面，影响加工表面的光洁度，进而增加变色的可能性。

2.控制切削液的 PH 值在合适范围内，添加适当的缓蚀剂。

铝合金对切削液的 PH 值非常敏感，因此需要将切削液的 PH 值控制在合适的范围内。一般来说，PH 值控制在 8 - 9 之间较为适宜，以免 PH 值过高腐蚀工件或 PH 值过低使细菌大量繁殖而影响切削液的稳定性和使用性能。

同时，可以添加适当的缓蚀剂，如在切削液中添加磷酸脂型防锈剂，能够有效防止铝材在碱性条件下被腐蚀。对于工序间存放时间较长的工件，这种缓蚀剂的作用尤为明显，因为硅类物质与铝材长时间接触会发生腐蚀产生黑色的 “硅斑”。

3.避免切削液与系统其它乳化油、半合成液混用，存放于阴凉干燥处，防止变质。

不同类型的切削液成分不同，如果混用可能会发生化学反应，影响切削液的性能，甚至导致铝合金工件变色。

因此，应避免切削液与系统中的其它乳化油、半合成液混用。此外，切削液应存放于阴凉干燥处，防止变质。变质的切削液不仅会降低其润滑、冷却和防锈性能，还可能产生酸性物质等，对铝合金工件造成腐蚀，从而引起变色。

（二）加工过程控制

1.合理控制冲头油的使用量，减少对铝合金液的污染。

在铝合金压铸生产过程中，冲头油的使用量需要合理控制。如果冲头油的喷漆量过少，遇到高温的铝合金液时可能会产生大量的火苗、油烟和炭黑，这些物质不仅会促进铝合金液被氧化，还会污染铝合金液和凹模型壁，从而导致压铸件变色。因此，要尽量减少冲头油剂量，以查看料饼外圆不能有发黑，灰黑色只在冲针一侧内孔即可。

2.避免铝合金长时间暴露在空气中，及时进行加工和防护处理。

铝材本身是一种活泼金属，在加工过程中一旦与空气中的氧气接触，表面容易形成氧化膜，从而导致变色。特别是在长时间暴露在空气中的情况下，铝合金的氧化速度加快，变色问题更加明显。因此，应避免铝合金长时间暴露在空气中，及时进行加工和防护处理。加工完成后，可以对铝合金工件进行表面处理，如进行防锈油涂层处理或使用真空包装，避免与空气接触，从而减少变色的风险。

（三）材料管理

1.严格控制铝合金材料中的杂质含量，减少变色风险。

铝合金材料中的杂质含量对切削后变色有重要影响。杂质含量过高可能会导致铝合金在加工过程中更容易发生化学反应，从而增加变色的风险。因此，需要严格控制铝合金材料中的杂质含量，如选用符合国家标准的优质铝锭和合金元素，控制杂质含量在允许范围内。在熔炼过程中，要做好原材料的检查工作，确保所配入的原材料表面清洁无腐蚀，成分符合要求，重量准确无误。

2.对铝合金材料进行适当的预处理，提高其抗氧化性能。

对铝合金材料进行适当的预处理可以提高其抗氧化性能，从而减少切削后变色的风险。例如，可以对铝合金材料进行表面处理，如阳极氧化处理，在铝合金表面形成一层致密的氧化膜，提高其耐腐蚀性和抗氧化性能。此外，还可以在铝合金材料中添加一些抗氧化剂，如在熔炼过程中加入适量的镁、锌等元素，能够提高铝合金的抗氧化性能。

四、结论

铝合金切削后变色是由多种因素共同作用的结果，包括化学因素、环境因素和切削液因素等。通过选择合适的切削液、控制加工过程和加强材料管理等措施，可以有效预防铝合金切削后变色现象的发生，提高产品的质量和外观。

铝件在 CNC 加工后出现变色现象的原因是复杂多样的，化学因素、环境因素和切削液因素相互交织。例如，铝合金的两性金属特性使其容易与酸碱发生反应，切削液中的游离氯、硫、磷酸盐等成分也会与铝发生化学反应，同时铝合金中的微量杂质也可能在特定条件下引发变色。此外，环境因素如长时间暴露在空气中以及较高的气温或湿度情况，也会加速铝合金的氧化和腐蚀。而切削液的变质腐败以及选择不合适的切削液，都会对铝合金造成腐蚀，导致变色。

为了有效预防铝合金切削后变色现象，需要采取一系列措施。在切削液的选择与使用方面，应根据加工要求选择合适的切削液，控制切削液的 PH 值在合适范围内，并添加适当的缓蚀剂。同时，要避免切削液与系统其它乳化油、半合成液混用，存放于阴凉干燥处，防止变质。在加工过程控制方面，要合理控制冲头油的使用量，避免铝合金长时间暴露在空气中，及时进行加工和防护处理。在材料管理方面，要严格控制铝合金材料中的杂质含量，对铝合金材料进行适当的预处理，提高其抗氧化性能。

总之，通过科学管理加工过程、合理控制环境因素和优化清洗、存储流程，可以有效减少铝件变色的几率，从而确保铝件外观与质量的稳定性。优质的 CNC 加工不仅仅在于高精度，更在于细节上的