关于氧化膜裂纹的分析报告2017-5-17

1、昆山市幸立车辆配件有限公司昆山市幸立车辆配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd1关于氧化膜裂纹的分析报告关于氧化膜裂纹的分析报告 Danny shen Danny shen昆山市幸立车辆配件有限公司昆山市幸立车辆配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd2前言前言 铝及其铝合金在空气中自然形成一层Al2O3H2O或Al2O3的氧化膜，可以保护铝基材在中性和弱酸性溶液中不再进一步被腐蚀，起到一定的保护作用，但这种氧化膜的抗腐蚀性能差，硬度低，耐磨性差，在较高温度下极易开裂，因此在实际应用中会对铝及

2、铝合金进行适当的表面处理以增强其抗腐蚀能力及耐高温性-阳极氧化是其中最常用的一种 虽然阳极氧化膜具有很好的抗腐蚀性及耐高温性，但由于氧化膜的热传导性能和热膨胀系数与基体存在很大差异，因而在较高温度工作时，氧化膜会产生很大的热应力，使得膜层发生热开裂 本文就影响阳极氧化膜开裂的因素进行分析研究昆山市幸立车辆配件有限公司昆山市幸立车辆配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd3影响膜开裂的主要因素1.氧化工艺2.封闭工艺3.铝合金成分以上这些因素会对氧化膜的机械性能、力学性能、表面结构、化学成分产生影响，从而对耐高温性和抗腐蚀性产生影响。 昆山市幸立

3、车辆配件有限公司昆山市幸立车辆配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd4氧化工艺 低温硬制阳极氧化工艺是在电解液温度0-4的环境下将铝合金作为阳极，铅板作为阴极，通电后在铝合金表面生成氧化膜的过程，阳极的电化学反应如下：2Al+3H2O-6e=Al2O3+6H+与此同时，电解液中的强酸对铝及氧化铝都有溶解作用，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时进行，膜的生成速度大于溶解速度，膜的厚度不断增加；随着膜厚度的增加，其电阻也增大，结果使膜的生

4、长速度减慢，一直到与膜的溶解速度相等时，膜的厚度才达到一个稳定值。因为电解液中的酸作用，铝表面形成的氧化膜会溶解，所以膜的增长取决于阻挡层形成和溶解的相对速度的大小，当二者相等的时候，阻挡层的厚度实际上就是保持不变，此时阻挡层的朝外的一面在电解液的作用下疏松化，在其中形成孔隙。昆山市幸立车辆配件有限公司昆山市幸立车辆配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd5封闭工艺 阳极氧化后会在铝合金表面形成的孔隙容易吸附外界的污染物，影响膜的外观，并且容易受到其它污染物的腐蚀破坏，所以阳极氧化后需要进行封闭处理，以提高耐腐蚀性及抗污染性、耐光耐侯性。常见的

5、封闭方法有水合封闭、重铬酸钾封闭、水解盐封闭、低温（常温）金属盐封闭等。我们公司运用的是水合封闭法中的热水封闭我们公司运用的是水合封闭法中的热水封闭. . 热水封闭的原理就是利用氧化膜表面和孔隙中的氧化铝与热水发生水合反应，使其本身体积增大而将孔隙封闭，其实就是高温时水与氧化膜生成勃姆石（水合氧化铝），利用其体积膨胀将孔封闭，反应方式如下：一般热水封闭温度在80-100 即可Al2O3+H2O=2AlO（OH）=Al2O3.H2O 铝合金经过热水封闭后，产生的水合产物，经过高温（120）烘烤，水合物脱水缩合，会有拉应力的产生，这时其外层孔处于闭合状态，看不出来裂纹，但是随着后续工作温度的升高，

6、氧化膜受到热拉应力增大，最终使得氧化膜胀裂。由此可见目前的封闭工艺是导致应力产生的导火索,但是也需要在特定的环境下使用才会造成氧化膜胀裂.昆山市幸立车辆配件有限公司昆山市幸立车辆配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd6铝合金成分 XXXXXX的产品成分含有的产品成分含有Al,Fe,Cu,Mn,Mg,CrAl,Fe,Cu,Mn,Mg,Cr等金属元素等金属元素, ,对照金属元素热胀系对照金属元素热胀系数表发现数表发现, ,其中其中MgMg的热胀系数的热胀系数26.0,26.0,高于高于AlAl的热胀系数的热胀系数, ,其它元素都比其它元素都比Al

7、Al低低, ,同同时热水封闭时时热水封闭时镁与热水接触会进行水解反应，生成氢氧化镁镁与热水接触会进行水解反应，生成氢氧化镁(填充物填充物),如下反如下反应方程式应方程式:Mg+2H2H2 2O(O(热水热水)=Mg(OH)=Mg(OH)2 2+H+H2 2生成的氢氧化镁在孔隙中沉积生成的氢氧化镁在孔隙中沉积,填充膜孔填充膜孔,热水封闭时产生水合反应带有一定量热水封闭时产生水合反应带有一定量的水分的水分,进行烘干不易膜胀裂进行烘干不易膜胀裂,但是水份烘干的产品脆性大但是水份烘干的产品脆性大,再经过加热工作再经过加热工作,就就会产生热胀冷缩会产生热胀冷缩7昆山市幸立车辆配件有限公司昆山市幸立车辆配件有限公司XingLi(KunShan) Automotive Parts Co.Ltd总结 1.从氧化工艺、封闭工艺、铝合金成分等进一步分析发现,只要是封闭工艺采用热水封闭的氧化膜,在特定的环境下均易发生开裂 2.Mg的热胀系数要高于Al的热胀