What Causes Die Casting Aluminum Alloy Blackening and How to Solve It?

Schwärzung der Aluminiumdruckgusslegierung ist ein weit verbreitetes Qualitätsproblem, das das Erscheinungsbild des Produkts beeinträchtigt, verringert die Korrosionsbeständigkeit, und verkürzt die Lebensdauer – was die Automobilhersteller vor große Herausforderungen stellt, Elektronik, und Haushaltsgeräteindustrie. Diese unerwünschte Verfärbung entsteht durch unkontrollierte Oxidation der Aluminiumoberfläche, getrieben durch Produktionsprozesse, Materialeigenschaften, Umweltfaktoren, und Nachbehandlungsfehler. Dieser Artikel analysiert systematisch die Ursachen, bietet zielgerichtete Lösungen, und vermittelt praktische Präventionsstrategien, hilft Ihnen, Schwärzungen zu beseitigen und die Produktqualität zu verbessern.

1. Hauptursachen für die Schwärzung von Druckguss-Aluminiumlegierungen

Die Schwärzung von Aluminiumdruckgusslegierungen ist kein Einzelfaktorproblem, sondern das Ergebnis mehrerer miteinander verbundener Ursachen. Nachfolgend finden Sie eine Gesamtpunktzahlstruktur, die in die vier Hauptkategorien unterteilt ist, unterstützt durch Kausalketten und konkrete Beispiele:

1.1 Produktion & Prozessbedingte Ursachen

Fehler in Herstellungsprozessen legen die Grundlage für Schwärzungen, indem sie Rückstände hinterlassen oder strukturelle Schwachstellen erzeugen. In der folgenden Tabelle werden häufig auftretende Prozessprobleme und deren Auswirkungen aufgeführt:

1.2 Materialeigenschaften & Zusammensetzung

Die Zusammensetzung und Mikrostruktur der Aluminiumlegierung wirkt sich direkt auf die Oxidationsbeständigkeit aus. Zwei wesentliche Materialfaktoren beeinflussen die Schwärzung:

• Übermäßige Verunreinigungen: Legierungen mit hoher Eisengehalt (>1.3% for ADC12) oder unreines Altaluminium (beim Schmelzen verwendet) bilden spröde intermetallische Verbindungen (Z.B., Al₃Fe). Diese Verbindungen sind anfälliger für Oxidation als reines Aluminium, Dadurch entstehen schwarze Flecken auf der Oberfläche. Zum Beispiel, ein ADC12 Teil mit 1.5% Bei Eisengehalt ist die Wahrscheinlichkeit einer Schwärzung zwei- bis dreimal höher als bei solchen mit 0.8% Eisen.
• Getreidestruktur & Oberflächenrauheit: Legierungen mit grober Körnung (grain size >50 μm) oder raue Oberflächen (Ra >6.3 μm) haben größere Oberflächen, die Sauerstoff ausgesetzt sind. Feinkörnig (Körnung <30 μm) und glattflächig (Ra <1.6 μm) Legierungen bilden gleichmäßigere Oxidfilme, Widerstand gegen Schwärzung. Ein grobes Getriebegehäuse aus Aluminium (Ra 12.5 μm) kann eine Schwärzung im Inneren aufweisen 14 Tage, während ein polierter (Ra 0.8 μm) bleibt hell für 60+ Tage.

1.3 Umweltfaktoren

Äußere Umweltbedingungen beschleunigen die Oxidation, indem sie den natürlichen Oxidfilm des Aluminiums angreifen. Die einflussreichsten Faktoren sind:

• Temperatur & Luftfeuchtigkeit: Hohe Luftfeuchtigkeit (>60% RH) liefert die für die elektrochemische Oxidation benötigte Feuchtigkeit. In Regenzeiten oder Küstengebieten, das Risiko einer Schwärzung steigt um 40–60 %. Zum Beispiel, Ein Aluminium-Klimakompressorgehäuse, gelagert in einem 70% Das RH-Lager könnte schwarz werden 20 Tage, vs. 45 Tage in einem 40% RH-Lager.
• Kontakt mit korrosiven Medien: Kontakt mit starken Säuren, Alkalis, oder Salzsprühnebel (Z.B., Küstenumgebungen, Industriewerkstätten) zerstört direkt den schützenden Oxidfilm. Eine Halterung aus Aluminium in Marinequalität, die Salznebel ausgesetzt ist (Per ASTM B117) wird innerlich schwarz 48 Std., da Salzwasser die Oxidschicht abbaut und eine schnelle Oxidation auslöst.

1.4 Nachbearbeitung & Ding

Fehler bei der Nachbehandlung oder Lagerung erhöhen das Schwarzfärbungsrisiko, auch für gut gefertigte Teile:

• Falsche Reinigungsmittel: Stark ätzende Reinigungsmittel (Z.B., strong alkaline detergents with pH >12) Ätzen Sie die Aluminiumoberfläche, Entfernen des natürlichen Oxidfilms und Aussetzen der Matrix der Oxidation. Ein gereinigtes Aluminiumteil mit einem pH-Wert 13 Das Reinigungsmittel kann im Inneren schwarz werden 3 Tage, vs. 25+ Tage lang mit einem neutralen Reinigungsmittel gereinigt (pH-Wert 6–8).
• Nachlässiges Speichermanagement: Unterschiede in der Luftfeuchtigkeit je nach Lagerhöhe (Z.B., 65% RH in Bodennähe vs. 50% RH in 2m Höhe) eine ungleichmäßige Schwärzung verursachen. Auf dem Boden ohne feuchtigkeitsdichte Verpackung gelagerte Teile werden zwei- bis dreimal schneller schwarz als Teile, die auf Paletten mit Kunststoffabdeckung gelagert werden.

2. Gezielte Lösungen für die Schwärzung von Druckguss-Aluminiumlegierungen

Um Schwärzungen zu beseitigen, müssen die Ursachen in der gesamten Produktionskette angegangen werden. Unten ist eine lineare, umsetzbare Aufschlüsselung von Lösungen für jede Ursachenkategorie:

2.1 Optimieren Sie die Produktion & Reinigungsprozesse

• Reinigungsprotokolle verfeinern:

1. Verwenden neutrale Reinigungsmittel (pH-Wert 6–8) statt ätzender.
2. Führen Sie einen dreistufigen Reinigungsprozess ein: Einweichen (10 Minuten in 50°C Waschmittel), spülen (Hochdruckwasser, 0.3 MPA), trocken (heiße Luft, 80° C für 5 Minuten).
3. Add ultrasonic cleaning for complex parts (Z.B., innere Hohlräume) to remove hidden residues.

• Adjust Die Casting Parameters:
• Increase injection pressure to 80–120 MPa and holding time to 15–20 seconds to reduce porosity (target porosity <2%).
• Use vacuum die casting for critical parts (Z.B., Gehäuse für medizinische Geräte) to eliminate micro-pores.

2.2 Verbessern Sie die Materialqualität & Zusammensetzung

• Control Alloy Composition:
• Limit iron content to <1.0% for ADC12 and <0.8% for A380.
• Prioritize high-purity raw materials (99.5%+ reine Aluminiumbarren) over scrap aluminum for critical parts.
• Add trace rare earth elements (Z.B., 0.1–0.3% cerium) to stabilize the oxide film and reduce oxidation rates.
• Optimize Microstructure:
• Use grain refiners (Z.B., titanium boride) during smelting to reduce grain size to <30 μm.
• Polish the surface to Ra <1.6 μm after casting to minimize oxidation-prone surface area.

2.3 Verstärken Sie den Oberflächenschutz

Surface treatments form a physical barrier between aluminum and the environment, the most effective solutions are:

2.4 Umwelt verbessern & Speicherverwaltung

• Controlled Storage Conditions:
• Maintain warehouse humidity at 40–50% RH and temperature at 20–25°C. Use dehumidifiers in rainy seasons or coastal areas.
• Store parts on pallets (≥10 cm above ground) and wrap them in moisture-proof plastic film.
• Isolate Corrosive Media:
• Avoid storing aluminum parts near acid/alkali storage areas or industrial exhaust vents.
• Wear gloves during handling to prevent sweat (contains salts) from contacting the aluminum surface.

3. Praktische Prävention: Vollständige Qualitätskontrolle

Preventing die casting aluminum alloy blackening requires proactive control across the entire production lifecycle. Below is a list of key control points, organized by workflow stage:

3.1 Vorproduktion (Material & Prozessvorbereitung)

• Verify alloy composition via optische Emissionsspektroskopie (OES) to ensure iron content and impurities meet standards (Z.B., ADC12: Fe ≤1.3%).
• Test cleaning agents for corrosion: Immerse a sample aluminum part in the detergent for 24 Std.; reject detergents that cause discoloration.

3.2 In Produktion (Casting & Reinigung)

• Monitor die casting parameters in real time (Einspritzdruck, Haltezeit) using sensors; alert operators if parameters deviate by >10%.
• Benehmen 100% visual inspection of cleaned parts: Use a white cloth to wipe the surface—reject parts with visible residue.

3.3 Postproduktion (Lagerung & Transport)

• Implement periodic checks: Überprüfen 5% of stored parts weekly for early signs of blackening (Z.B., faint spots); adjust storage conditions if issues arise.
• Use corrosion-resistant packaging for long-distance transportation (Z.B., sea shipping): Add desiccants (5g per cubic meter of packaging) Feuchtigkeit absorbieren.

Perspektive der Yigu -Technologie

Bei Yigu Technology, we see die casting aluminum alloy blackening as a solvable issue—one that requires full-process control rather than post-hoc fixes. Für Automobilkunden, we optimize cleaning processes (neutrale Reinigungsmittel + Ultraschallreinigung) and add 0.2% cerium to ADC12 to reduce blackening rates by 70%. Für elektronische Kunden, we apply Type II anodizing (15 μm Schicht) and moisture-proof packaging, ensuring parts stay bright for 12+ Monate. We also train clients on storage best practices (40–50% RH, pallet storage) to prevent on-site blackening. Letztlich, blackening prevention isn’t just about quality—it’s about protecting brand reputation by delivering consistent, langlebige Produkte.

FAQ

1. Can already blackened die casting aluminum alloy parts be restored?

Ja, but restoration depends on blackening severity:

• Mild Blackening (faint spots): Clean with a neutral detergent (pH-Wert 6–8) + soft brush, then apply a passivation agent to restore brightness.
• Severe Blackening (thick oxide layer): Use a dilute acid solution (5% Salpetersäure) to remove the oxide layer, then re-anodize or spray-coat to prevent re-blackening. Notiz: Severe restoration may reduce part thickness by 0.01–0.02 mm—avoid for precision parts.

2. How long can a well-treated die casting aluminum alloy part stay free from blackening?

With proper treatment and storage:

• Anodized parts (10–20 μm layer): 6–12 months in normal storage (40–50% RH).
• Powder-coated parts (50–100 μm layer): 1–2 years in normal storage.
• Passivated parts: 2–3 months in normal storage—best for short-term use (Z.B., temporary components).

3. Is scrap aluminum suitable for die casting if blackening is a concern?

Scrap aluminum can be used, but with strict controls:

• Limit scrap content to ≤30% of the total melt (higher scrap ratios increase impurities).
• Use only clean scrap (Kein Öl, malen, or corrosion); pre-treat scrap with a degreaser before smelting.
• Add grain refiners (Z.B., titanium boride) to offset the negative effects of scrap impurities. Für kritische Teile (Z.B., Medizinprodukte), avoid scrap aluminum entirely.