關(guān)于氧化膜裂紋的分析報(bào)告2017-5-17

1、昆山市幸立車輛配件有限公司昆山市幸立車輛配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd1關(guān)于氧化膜裂紋的分析報(bào)告關(guān)于氧化膜裂紋的分析報(bào)告 Danny shen Danny shen昆山市幸立車輛配件有限公司昆山市幸立車輛配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd2前言前言 鋁及其鋁合金在空氣中自然形成一層Al2O3H2O或Al2O3的氧化膜，可以保護(hù)鋁基材在中性和弱酸性溶液中不再進(jìn)一步被腐蝕，起到一定的保護(hù)作用，但這種氧化膜的抗腐蝕性能差，硬度低，耐磨性差，在較高溫度下極易開裂，因此在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)對(duì)鋁及

2、鋁合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪?qiáng)其抗腐蝕能力及耐高溫性-陽(yáng)極氧化是其中最常用的一種 雖然陽(yáng)極氧化膜具有很好的抗腐蝕性及耐高溫性，但由于氧化膜的熱傳導(dǎo)性能和熱膨脹系數(shù)與基體存在很大差異，因而在較高溫度工作時(shí)，氧化膜會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，使得膜層發(fā)生熱開裂 本文就影響陽(yáng)極氧化膜開裂的因素進(jìn)行分析研究昆山市幸立車輛配件有限公司昆山市幸立車輛配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd3影響膜開裂的主要因素1.氧化工藝2.封閉工藝3.鋁合金成分以上這些因素會(huì)對(duì)氧化膜的機(jī)械性能、力學(xué)性能、表面結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分產(chǎn)生影響，從而對(duì)耐高溫性和抗腐蝕性產(chǎn)生影響。 昆山市幸立

3、車輛配件有限公司昆山市幸立車輛配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd4氧化工藝 低溫硬制陽(yáng)極氧化工藝是在電解液溫度0-4的環(huán)境下將鋁合金作為陽(yáng)極，鉛板作為陰極，通電后在鋁合金表面生成氧化膜的過程，陽(yáng)極的電化學(xué)反應(yīng)如下：2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H+與此同時(shí)，電解液中的強(qiáng)酸對(duì)鋁及氧化鋁都有溶解作用，如下：2Al+3H2SO4=Al(SO4)3+3H2Al2O3+3H2SO4=Al(SO4)3+3H2O 于是形成多孔膜，氧化膜的溶解和生成同時(shí)進(jìn)行，膜的生成速度大于溶解速度，膜的厚度不斷增加；隨著膜厚度的增加，其電阻也增大，結(jié)果使膜的生

4、長(zhǎng)速度減慢，一直到與膜的溶解速度相等時(shí)，膜的厚度才達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值。因?yàn)殡娊庖褐械乃嶙饔?，鋁表面形成的氧化膜會(huì)溶解，所以膜的增長(zhǎng)取決于阻擋層形成和溶解的相對(duì)速度的大小，當(dāng)二者相等的時(shí)候，阻擋層的厚度實(shí)際上就是保持不變，此時(shí)阻擋層的朝外的一面在電解液的作用下疏松化，在其中形成孔隙。昆山市幸立車輛配件有限公司昆山市幸立車輛配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd5封閉工藝 陽(yáng)極氧化后會(huì)在鋁合金表面形成的孔隙容易吸附外界的污染物，影響膜的外觀，并且容易受到其它污染物的腐蝕破壞，所以陽(yáng)極氧化后需要進(jìn)行封閉處理，以提高耐腐蝕性及抗污染性、耐光耐侯性。常見的

5、封閉方法有水合封閉、重鉻酸鉀封閉、水解鹽封閉、低溫（常溫）金屬鹽封閉等。我們公司運(yùn)用的是水合封閉法中的熱水封閉我們公司運(yùn)用的是水合封閉法中的熱水封閉. . 熱水封閉的原理就是利用氧化膜表面和孔隙中的氧化鋁與熱水發(fā)生水合反應(yīng)，使其本身體積增大而將孔隙封閉，其實(shí)就是高溫時(shí)水與氧化膜生成勃姆石（水合氧化鋁），利用其體積膨脹將孔封閉，反應(yīng)方式如下：一般熱水封閉溫度在80-100 即可Al2O3+H2O=2AlO（OH）=Al2O3.H2O 鋁合金經(jīng)過熱水封閉后，產(chǎn)生的水合產(chǎn)物，經(jīng)過高溫（120）烘烤，水合物脫水縮合，會(huì)有拉應(yīng)力的產(chǎn)生，這時(shí)其外層孔處于閉合狀態(tài)，看不出來裂紋，但是隨著后續(xù)工作溫度的升高，

6、氧化膜受到熱拉應(yīng)力增大，最終使得氧化膜脹裂。由此可見目前的封閉工藝是導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生的導(dǎo)火索,但是也需要在特定的環(huán)境下使用才會(huì)造成氧化膜脹裂.昆山市幸立車輛配件有限公司昆山市幸立車輛配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd6鋁合金成分 XXXXXX的產(chǎn)品成分含有的產(chǎn)品成分含有Al,Fe,Cu,Mn,Mg,CrAl,Fe,Cu,Mn,Mg,Cr等金屬元素等金屬元素, ,對(duì)照金屬元素?zé)崦浵祵?duì)照金屬元素?zé)崦浵禂?shù)表發(fā)現(xiàn)數(shù)表發(fā)現(xiàn), ,其中其中MgMg的熱脹系數(shù)的熱脹系數(shù)26.0,26.0,高于高于AlAl的熱脹系數(shù)的熱脹系數(shù), ,其它元素都比其它元素都比Al

7、Al低低, ,同同時(shí)熱水封閉時(shí)時(shí)熱水封閉時(shí)鎂與熱水接觸會(huì)進(jìn)行水解反應(yīng)，生成氫氧化鎂鎂與熱水接觸會(huì)進(jìn)行水解反應(yīng)，生成氫氧化鎂(填充物填充物),如下反如下反應(yīng)方程式應(yīng)方程式:Mg+2H2H2 2O(O(熱水熱水)=Mg(OH)=Mg(OH)2 2+H+H2 2生成的氫氧化鎂在孔隙中沉積生成的氫氧化鎂在孔隙中沉積,填充膜孔填充膜孔,熱水封閉時(shí)產(chǎn)生水合反應(yīng)帶有一定量熱水封閉時(shí)產(chǎn)生水合反應(yīng)帶有一定量的水分的水分,進(jìn)行烘干不易膜脹裂進(jìn)行烘干不易膜脹裂,但是水份烘干的產(chǎn)品脆性大但是水份烘干的產(chǎn)品脆性大,再經(jīng)過加熱工作再經(jīng)過加熱工作,就就會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮會(huì)產(chǎn)生熱脹冷縮7昆山市幸立車輛配件有限公司昆山市幸立車輛配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd總結(jié) 1.從氧化工藝、封閉工藝、鋁合金成分等進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),只要是封閉工藝采用熱水封閉的氧化膜,在特定的環(huán)境下均易發(fā)生開裂 2.Mg的熱脹系數(shù)要高于Al的熱脹