6060铝合金阳极氧化膜受热开裂行为影响因素的分析.pdf

第５卷第３期材辩研究与应用Ｖ０１．５・Ｎｏ．３２０Ｉ１年９月ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＲＥＳＥＡＲＣＨＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳｅｐｔ．２０ｌｌ文章编号：１６７３－９９８１（２０１Ｉ）０３－０２２９－０４６０６０铝合金阳极氧化膜受热开裂行为影响因素的分析郭加林，陈冠丞，项胜前，周春荣，蔡月华广东豪美铝业有限公司，广东清远５１１５４０摘要：研究了硫酸浓度、电流密度、氧化温度、氧化后存放时间、封孔时间以及加热温度和加热时间等因素．对６０６０铝合金阳极氧化膜受热开裂行为的影响．结果表明：在Ｈ。ＳＯｔ浓度为２００ｇ／Ｌ左右・氧化℃温度为１９左右．电流密度为１－３～１．６Ａ／ｄｍ２的阳极氧化工艺参数下。所得到的氧化膜热裂性能较好．氧化膜的抗热裂点温度为６２Ｅ－氧化后存放时间及封孔时间对氧化膜的热裂性影响不明显；氧化膜℃在６０左右下长时问保温．随后升温不影响氧化膜的热裂性．然而在短时间内高温加热，氧化膜较容易出现开裂．关键词：６０６０铝合金ｌ阳极氧化膜；热裂性中圉分类号：ＴＧ３７５．９文献标识码：Ａ氧化膜的质量对于铝型材表面的质量及使用寿命至关重要，然而在生产过程中时有氧化膜受热开裂的现象出现．众多的科研工作者对阳极氧化膜的形成机理、氧化工艺、封闭工艺以及其性能等做了大量的研究Ｅｌ－ｓ．］，但是对阳极氧化膜在受热条件下的破裂失效行为的研究较少．郭超【６１对不同氧化工艺条件下形成的阳极氧化膜在受热后的腐蚀行为进行了研究并认为，薄的氧化膜有利于提高氧化膜受热后的保护作用．马跃辉［７３对阳极氧化膜在日光曝晒条件下的开裂行为进行了研究并认为，在日光照射条件下封闭填充物因脱水膨胀而涨破膜孔，适当提高氧化温度及控制氧化膜的厚度，可降低氧化膜的破裂倾向．本文结合实际生产，研究了酸浓度、电流密度、氧化温度、氧化后存放时间、封孔时间及加热温度和加热时间等因素，对６０６０铝合金阳极氧化膜受热开裂行为的影响，并且分析了热开裂的原因．１试验部分１．１材料试验材料为６０６０铝合金，其化学成分列于表１。裹１６０６０铝合金的化学成分Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ６０６０ａｌｌｏｙ１．２方法研究氧化工艺参数对氧化膜热裂性的影响，分别考察氧化时间、硫酸浓度及电流密度等因素对热裂性的影响．首先将试验样品阳极氧化，再经纯水洗涤及冷风吹干，然后将氧化后的样品置于加热炉中收稿日期：ｇＯｌＯ一１０－１６作者简介：郭加株（１９８２一），男，安徽桐城人。工程师，磺士．加热，最后取出样品观察氧化膜是否受热开裂．２结果及讨论２．１氧化条件对氧化膜热裂性的影响分别在不同温度下对试样进行加热，加热时间万方数据２３０材料研究与应用２０１１均为３０ｒａｉｎ，然后根据氧化膜受热开裂的情况，探究氧化条件对氧化膜热裂性的影响．２．１．１氧化电流密度的影响氧化电流密度对氧化膜热裂性影响的试验结果‘列于表２．由表２可知，在Ｈ：Ｓｏ浓度为１７０ｇ／Ｌ及℃氧化温度１７．５的条件下，当电流密度分别为１．５Ａ／ｄｉｎ２和１．２℃Ａ／ｄｍ２时，氧化膜均在６２时开始开裂．这表明，当硫酸阳极氧化时，在氧化电流密度比较相近的情况下，氧化膜热裂性基本相同．农２曩化电流密度对氯化膜热爱性的影响Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｎｏｄｉｚｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ０１１ｈＯｔｃｒａｃｋａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｘｉｄｅｆｉｌｍ２．１．２氧化温度的影响氧化温度对氧化膜热裂性影响的试验结果列于‘表３．从表３可知，在Ｈ：Ｓｏ浓度为１７８ｇ／Ｌ及电流密度为１．２℃Ａ／ｄｍ２的条件下，氧化温度为１９时℃所制备的氧化膜比氧化温度为１６时所制备的氧℃化膜易开裂，前者在５６时就出现开裂现象．这说明，氧化温度对氧化膜的热裂性有一定的影响，氧化温度越高，氧化膜越容易爆膜，但在温差不大的情况下，氧化膜的热裂性能差异不明显．衰３氯化温度对氯化厦热裂性的影响Ｔａｂｌｅ３ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｎｏｄｉｚｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｒｌｈＯｔｃｒａｃｋａｂｉｌｌｔｙｏｆｏｘｉｄｅｆｉｌｍ１７８１７８１７８１７８１７８１７．８１９１９１９１６１６１６１．２１．２１．２１．２１．２１．２１６１６１６１６．５１６．５１６．５５０５０５０５４５４５４２１２１２１２３２３２３无无无无无无无无无无无无无开裂开裂无开裂开裂无开裂开裂无无开裂无无开裂无无开裂２．１．３Ｈ。ＳＯ．浓度的影响Ｈ：ＳＯ，浓度对氧化膜热裂性影响的试验结果列于表４．℃由表４可知，在氧化温度为１９及电流密度为１．６‘Ａ／ｄｉｎｚ条件下，当ＨｚＳｏ浓度为１７２ｇ／Ｌ，加热℃温度达到６２时，氧化膜出现开裂现象；而当Ｈ。Ｓｑ浓度为２０２℃ｇ／Ｌ，加热温度达到７３时，氧化膜才出现开裂现象．这表明，当硫酸阳极氧化时．‘ＨｚＳｏ浓度越低，氧化膜越容易开裂，当硫酸浓度约为２００ｇ／Ｌ时，所制备的氧化膜热裂性能较好．万方数据第５卷第３期郭加林。等：６０６０铝合金阳极氧化膜受热开裂行为影响因素的分析２３１表４Ｈ２ＳＯ，浓度对氧化膜热裂性的影响Ｔａｂｌｅ４Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆ１－１２Ｓ０４ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｈｏｔｃｒａｃｋａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｘｉｄｅｆｉｌｍＨ：Ｓ（）。浓度氧化温电流密度电压氧化时膜厚℃加热温度／℃／（ｇ：。Ｌ一１）度／／（Ａ・ｄｍ一。）／ｖ／ｍｉｎ／ｔ．ｔｍ３８４４５０５６６２６８７１７３７７————●—————————————————————————————————————————－－＿，＿＿＿＿＿＿＿＿－－－＿＿＿－＿－＿＿一综合分析以上结果可知：在不同的氧化条件下，℃当加热温度约为６２时，氧化膜出现开裂现象，说明硫酸阳极氧化得到的氧化膜抗热裂性的温度点约℃为６２；在Ｈ。ＳＯ。浓度约为２００ｇ／Ｌ、氧化温度为℃１９及电流密度１．３～１．６Ａ／ｄｒｎ２工艺参数下，所得到的氧化膜热裂性能较好．２．２氧化后存放时间的影响在硫酸浓度约１７５℃ｇ／Ｌ、氧化温度为１８．５及氧化电流密度１．４５Ａ／ｄｉｎ２的条件下，研究氧化后存放时间对氧化膜热裂性的影响，结果列于表５．裹５氯化后存放时间对氯化膜热裂性的影响Ｔａｂｌｅ５Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｐｌａｃｉｎｇｔｉｍｅａｆｔｅｒａｎｏｄｉｚｉｎｇｏｎｈｏｔｃｒａｃｋａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｘｉｄｅｆｉｌｍ由表５可知，氧化膜抗热裂性的温度点与氧化后放置时间没有太大的关系，氧化膜的厚度在１７～２６且ｍ范围内，其抗热裂性的温度点都一样，均在℃６２时出现开裂现象．这表明，氧化膜的热裂性仅与膜本身的特性有关，与膜厚和存放时间没有太大的关系．２．３加热温度、加热时间及封孔时间的影响在相同的氧化条件下改变加热温度、加热时间及封孔时间，研究它们对氧化膜热裂性的影响，结果列于表６．表６加热温度、加热时间及封孔时间对氧化膜热裂性的影响Ｔａｂｌｅ６Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｈｅａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ－ｈｅａｔｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｓｅａｌｉｎｇｔｉｍｅｏｎｈｏｔｃｒａｃｋａｂｉｌｉｔｙｏｆｏｘｉｄｅｆｉｌｍ万方数据２３２材料研究与应用２０１１由表６可知：封孔时间对氧化膜热裂性影响不℃大；氧化膜在６０较低温度下保温１２ｈ后没有出现开裂现象，在此温度基础上慢慢升温，升温幅度为５℃，在每个温度点下保温１２℃ｈ，氧化膜在９５较高℃的温度点下也不出现开裂现象；而将氧化膜由０℃直接加热到９５，仅保温１０ｍｉｎ，氧化膜就出现开裂现象．在较低温度点下长时间保温，氧化膜不开裂，随后继续升温，长时间保温，氧化膜也不开裂，这可能是氧化膜自身已经发生了改变，其机理有待进一步研究．。３结论（１）在Ｈ２Ｓ０４浓度约为２００ｇ／Ｌ，氧化温度为℃１９，电流密度１．３～１．６Ａ／ｄｍ２的阳极氧化工艺参数下，所得到的氧化膜抗热裂性能好．硫酸阳极氧℃化所得到的氧化膜的抗热裂性温度点约为６２．（２）氧化后存放时间及封孔时间对氧化膜的热裂性影响不明显．℃（３）氧化膜在６０左右下长时间保温，随后升温，不影响氧化膜的热裂性；短时间内高温加热，氧化膜较容易出现开裂现象．参考文献：［１］ＧＲＡＨＡＭＭＪ。ＨＵＳＳＥＹＲＪ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｗｔｈｏｆｏｘｉｄｅｆｉｌｍｓ［Ｊ］．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ．２００２．４４（２）：３１９－３３０．［２］ＺＵＯＹｕ。ＺＨＡＯＰｅｎｇｈｕｉ．ＺＨＡＯＪｉｎｇｍａｏ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕ。ｅｎｃｅａｏｆｓｅａｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｎｃｏｒｒｏｓｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｕｒｏｆ—ａｎｏｄｉｚｅｄａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓｉｎＮａＣＩｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏａｔｉｎｇｓ—Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ・２００３，１６６（２）：２３７２４２．［３］ＡＥＲＴＳＴ．ＤＩＭＯＧＥＲＯＮＴＡＫＩＳＴＨ。ＴＥＲＲＹＮＨ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅａｎｏｄｉｚｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐｏｒｏｕｓａｎｏｄｉｃｏｘｉｄｅｆｉｌｍ［Ｊ］．ＳｕｒｆａｃｅａｎｄＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７・２０１（１６／１７）：７３１伊７３１７．［４］ＧＡＲｃｌＡ－ＶＥＲＧＡＲＡＳＪ，ＳＫＥＬＩＸ）ＮＰ，ＴＨＯＭＰＳＯＮＧＥ．ｅｔａ１．Ａｆｌｏｗｍｏｄｅｌｏｆｐｏｒｏｕｓａｎｏｄｉｃｆｉｌｍｇｒｏｗｔｈｏｎａｌｕｍｉｎｕｍ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｃａＡｅｔａ．２００７・５２（２）：６８１－６８７．Ｅ５］ＯＮＯＳ。ＷＡＤＡＣ。ＡＳＯＨＨ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆａｎｏｄｉｃｂａｒｒｉｅｒｆｉｌｍｓｆｏｒｍｅｄｏｎａｌｕｍｉｎｕｍｉｎｌｏｗｖｏｌｔａｇｅｒａｎｇｅ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａ，２００５．５０（２５／２６）：—５１０３５ｌｌＯ．［６］郭超．铸造铝合金的阳极氧化工艺与耐蚀性研究［Ｄ］．北京：北京化工大学，２００４．［７］马月辉．铝型材阳极氧化膜破裂原因及预防措施［Ｊ］．—轻合金加工技术．２００２．３０（６）：４７４８．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎａｆｆｅｃｔｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｃｒａｃｋｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｎｏｄｉｃｏｘｉｄｅｆｉｌｍｏｎ６０６０ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙＧＵＯＪｉａｌｉｎ．ＣＨＥＮＧｕａｎｃｈｅｎｇ，ＸＩＡ．ＮＧＳｈｅｎｇｑｉａｎ，ＺＨＯＵＣｈｕｎｒｏｎｇ，ＣＡＩＹｕｅｈｕａＧｕａｎｇｄｏｎｇＨａｏｍｅｉＡｌｕｍｉｎｕｍＣｏ．Ｌｉｄ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＱｉｎｇｙｕａｎ５１１５４０，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｓｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｃｒａｃｋｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｎｏｄｉｅｏｘｉｄｅｆｉｌｍｏｎ６０６０ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅＨ２Ｓ０４ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ，ａｎｏｄｉｚｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｅｐｌａｃｉｎｇｔｉｍｅａｆｔｅｒａｎｏｄｉｚｉｎｇ，ｓｅａｌｉｎｇｔｉｍｅ，ｈｅａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅａｎｄＳＯｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｏｘｉｄｅｆｉｌｍｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｉｎｔｈｅａｎｏｄｉｃｏｘｉｄｉｚｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＨ２ＳＯ。ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｂｏｕｔ—２００９／Ｌ，ａｎｏｄｉｚｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｂｏｕｔ１℃９ａｎｄａｎｏｄｉｚｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔ—１．３１．６Ａ／ｄｉｎ２，ｐｒｅｓｅｎｔｓａｇｏｏｄ—ｈｏｔｃｒａｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｗｉｔｈｉｔｓｈｏｔｃｒａｃｋｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂｅｉｎｇａｂｏｕｔ℃６２．Ｔｈｅｐｌａｃｉｎｇｔｉｍｅａｆｔｅｒａｎｏｄｉｚｉｎｇａｎｄｓｅａｌｉｎｇｔｉｍｅｄｏｎｏｔｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｈｏｔｃｒａｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｏｘｉｄｅｆｉｌｍ．Ａｆｔｅｒｋｅｅｐｉｎｇｔｈｅｏｘｉｄｅｆｉｌｍａｔａｒｏｕｎｄ℃６０ｆｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅｆｏｌｌｏｗｅｄｄｏｅｓｎｏｔａｆｆｅｃｔｉｔｓｈｏｔｃｒａｃｋａｂｉｌｉｔｙ，Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｏｘｉｄｅｆｉｌｍｉｓｍｏｒｅｌｉｋｅｌｙｔｏｃｒａｃｋａｆｔｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｅａｔｉｎｇｉｎｓｈｏｒｔｔｉｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：６０６０ａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙ；ａｎｏｄｉｃｏｘｉｄｅｆｉｌｍ；ｈｏｔｅｒａｃｋａｂｉｌｉｔｙ万方数据