鋁合金陽極氧化的常見缺陷

1、鋁合金陽極氧化的常見缺陷鋁合金陽極氧化的常見缺陷朱祖芳朱祖芳(北京有色金屬研究總院北京市100088)【摘要摘要】本文簡(jiǎn)述鋁合金陽極氧化常見缺陷特征，成因和對(duì)策。缺陷類型包括點(diǎn)(斑)缺陷和大面積的不均勻外觀。未涉及條紋，模具痕或焊合線等條帶型缺陷。最后用表格說明這些缺陷的發(fā)生(起因)或發(fā)現(xiàn)(出現(xiàn)）的工序。外觀缺陷是造成型材返工從而大幅度提高成本的主要原因。本文綜述鋁陽極氧化膜外觀缺陷的主要特征，成因和對(duì)策。按照外觀形態(tài)，可將陽極氧化表面

2、缺陷分為三大類：(1)條紋（帶）狀缺陷；(2)斑點(diǎn)狀缺陷；(3)不均勻(不正常）表面。由于條紋（帶）狀缺陷往往起因于熔鑄和擠壓，或其它機(jī)械損傷，本文只介紹后兩類常見缺陷。1斑點(diǎn)狀缺陷斑點(diǎn)狀缺陷材料腐蝕、槽液污染、合金第二相析出或電偶作用等因素均可導(dǎo)致斑點(diǎn)狀缺陷，分別介紹如下：1.11.1酸或堿浸蝕酸或堿浸蝕在陽極氧化前，由于鋁材濺上酸液或堿液或者受到酸霧或堿霧作用而腐蝕，使表面局部發(fā)生白點(diǎn)。如果腐蝕比較嚴(yán)重，則點(diǎn)蝕較粗大，形成粗斑。肉眼

3、很難分辨起因于酸還是堿，但在顯微鏡下觀察蝕點(diǎn)的橫截面卻容易分辨，如底部呈圓形又沒有晶間腐蝕跡象，則起因于堿腐蝕；如底部不規(guī)則并且伴有晶間腐蝕，蝕點(diǎn)又較深者起因于酸腐蝕。這類腐蝕也可能由于工廠貯運(yùn)不當(dāng)引起?；瘜W(xué)拋光劑煙霧或其它酸性煙霧，含氯有機(jī)脫脂劑等均為酸浸蝕的來源。最常見堿浸蝕由砂漿或水泥灰，堿洗液等物質(zhì)散落和飛濺引起。原因確定之后，只要加強(qiáng)工廠各環(huán)節(jié)的管理，問題即可解決。1.21.2大氣腐蝕大氣腐蝕鋁型材暴露在潮濕空氣中有時(shí)會(huì)發(fā)生白

4、點(diǎn)，它們常常沿模具痕方向縱向排列。大氣腐蝕一般不像酸或堿浸蝕那么嚴(yán)重，可用機(jī)械方法或堿洗除去。大氣腐蝕大多是非局限性的，往往易出現(xiàn)在某些表面上，如水蒸汽易凝聚的溫度較低區(qū)域或上表面。大氣腐蝕比較嚴(yán)重時(shí)，蝕點(diǎn)的橫截面呈倒蘑菇狀，此時(shí)堿洗不僅無法消除蝕點(diǎn)，反而會(huì)使之?dāng)U大。如果確定腐蝕是大氣腐蝕，則應(yīng)檢查工廠的存放條件。鋁材不應(yīng)儲(chǔ)存在溫度最低的位置，以防水蒸汽冷凝。存放處應(yīng)干燥，溫度盡量均勻。1.31.3紙腐蝕（水斑紙腐蝕（水斑)紙或紙板用來

5、放在鋁材之間或包裝鋁材，使之避免擦傷。此時(shí)若紙受潮，則鋁材表面出現(xiàn)腐蝕斑點(diǎn)。采用瓦楞紙板時(shí)，則在接觸瓦楞板的位置規(guī)則地出現(xiàn)一條條腐蝕斑點(diǎn)。雖然有時(shí)候可以直接在鋁材上看到缺陷，但堿洗和陽極氧化后往往更加明顯。這種斑點(diǎn)一般較深，很難用機(jī)械方法或堿洗除去。紙（板）腐蝕是由于酸根引起的，主要是SO42和Cl，它們往住存在于紙中。因此選用無氯化物和硫酸鹽的紙(板)和避免滲水是解決紙(板)腐蝕的有效方法。1.41.4清洗水腐蝕清洗水腐蝕(又稱雪花狀

6、腐蝕又稱雪花狀腐蝕)規(guī)律，一般總在型材的某一個(gè)面上出現(xiàn)，實(shí)際上黑斑在堿洗之后就可以看到，但是在硝酸除灰時(shí)可以完全消失，而陽極氧化后又以灰色或黑色斑重新出現(xiàn)，在情況不嚴(yán)重時(shí)也可能以白斑或無光斑痕形式出現(xiàn)。大多數(shù)意見認(rèn)為斑痕部位是擠壓型材冷卻時(shí)Mg2Si沉淀析出的位置，Mg2Si相與基體比較是陽極。因此在堿洗時(shí)優(yōu)先腐蝕，陽極氧化膜結(jié)構(gòu)也比正常膜混亂。消除黑斑的有效措施是盡量減少熱擠壓型材與出料口石墨支撐塊的接觸時(shí)間，使型材快速冷卻到250℃

7、左右。一個(gè)最簡(jiǎn)單的辦法是加大冷卻風(fēng)量強(qiáng)制冷卻。2.42.4堿洗流痕堿洗流痕堿洗之后在型材上看到流淌的堿液干燥后的腐蝕印記，陽極氧化之后更容易看清。其原因是堿液濃度過高，堿液溫度過高，而從堿洗槽轉(zhuǎn)移到水洗槽又太慢，此時(shí)堿洗液在型材表面局部濃縮或者干燥留下腐蝕印記。2.52.5閃爍花紋閃爍花紋堿洗以后，在鋁型材表面出現(xiàn)閃爍晶粒，顯示粗糙不平的侵蝕斑痕，擠壓材晶粒越大越明顯。這是堿洗液中鋅污染引起的選擇性晶粒腐蝕。應(yīng)將鑄錠中的鋅含量降至0.0

8、5%以下，堿洗液中鋅濃度降到3ppm以下。如鋅濃度偏高，則在堿洗液中加入Na2S，使之形成ZnS沉淀。Na2S的添加量一般是生成ZnS計(jì)算值的兩倍，另外還可以降低擠壓溫度，防止晶粒粗大。2.62.6外觀發(fā)暗（又稱發(fā)灰，失光）外觀發(fā)暗（又稱發(fā)灰，失光）陽極氧化后表面失光和灰暗，電解著色后色調(diào)混沌是比較常見的缺陷。分以下幾個(gè)原因：(1)冶金因素。LD31合金Mg2Si的量，Mg／Si之比，雜質(zhì)（主要是Fe，Mn等）含量及其分布都會(huì)影響陽極氧

9、化膜的透明性，擠壓工藝和熱處理?xiàng)l件也有影響。高溫均勻化和鋁棒加熱等熱處理時(shí)，如果直接燒油或天然氣，則產(chǎn)生大量氫、水蒸汽和二氧化硫等有害氣體。電解著色形成沒有光澤的白點(diǎn)是氫進(jìn)入材料引起的。此時(shí)應(yīng)把直接加熱改為間接加熱或電加熱。(2)堿侵蝕。堿洗液中堿濃度過高或堿洗溫度過高，堿洗時(shí)間過長都可能造成對(duì)鋁材的過腐蝕，使鋁材表面變得粗糙，從而失去光澤，并影響尺寸精度。著色后使外觀渾濁，色調(diào)不鮮艷。除了在工藝上確定正確的腐蝕條件之外，添加劑之中添加

10、緩蝕成分或增光成分也有好的作用。(3)陽極氧化。鋁的陽極氧化膜雖然是透明的，但膜厚會(huì)影響光亮度。膜厚越大，亮度越低。一般說來，真實(shí)電流密度在1Adm2，表面光亮度損失最小?？刂仆饧与妷宏枠O氧化往往不能正確控制電流密度，不僅膜厚難于控制，而且影響光亮度。硫酸電解槽液溫度高有利于形成光亮膜，只是膜的硬度下降。在陽極氧化工藝正常的情況下，外觀灰暗可能與硫酸電解槽液的污染有關(guān)。重金屬離子是有害的，如鐵不僅使膜硬度降低，而且使膜發(fā)暗。銅，鎳和錳等

11、雜質(zhì)與鐵有相同作用。國外對(duì)于上述重金屬雜質(zhì)的容許值分別為50ppm，工業(yè)用硫酸不可避免鐵污染，國外規(guī)定硫酸中鐵的容許值為20ppm。雜質(zhì)的污染源也可能來自鋁合金本身，如含銅的鋁合金中銅的溶解污染槽液等。(4)電解著色。陽極氧化膜透明度差會(huì)影響著色效果。但色調(diào)灰暗，彩度較差或得不到真黑色也可能由于電解著色液中溶入雜質(zhì)造成污染。鋁離子的污染是常見的，也有明顯的不利作用。電解著色時(shí)如大量溢出氣體應(yīng)設(shè)法調(diào)整消除。日本資料指出，在電解著色電壓低于