深入分析零件硬质氧化表面出现白斑的原因

2017-06-05 15:41:27 作者：本网整理来源：铝友社区分享至：

市场中有些硬质氧化零件出现白斑现象，但不知道是出自何种原因。再此对白斑现象的零件进行解剖分析，分析过程与结果如下：

    一、宏观检验

    使用放大镜和体视显微镜对该连接座的宏观形貌进行观察。连接座表面呈现一片白色斑点区域，在其底部深孔附近也观察到白色斑点区域。仔细观察发现白色斑点区域明显存在类似液体流淌的痕迹特征。为了对连接座进行立体检测，特对该零件中的一个螺纹深孔进行解剖。孔内有发白现象。与基体材料存在一定色差，在孔内底端存在少量疑似腐蚀产物。

    二、膜层形貌与成分分析

    利用扫描电子显微镜及X射线能谱仪对铝合金连接座零件表面的铬酸硬质氧化膜层进行深入分析。在无白斑出现的区域对表面进行观察，发现铬酸硬质氧化膜正常区域的膜层宏观表面非常致密，并无异常的宏观孔洞缺陷，其SEM形貌及EDAX成分分析结果。经观察，白色斑点区域存在明显的腐蚀形貌，不仅有龟裂纹。而且有典型的腐蚀坑。结果表明：被破坏的膜层成分中，含有异常的氯元素，其质量分数高达5. 49%。

    三、腐蚀产物形貌与成分分析

    对螺纹深孔底端的内表面进一步观察分析，深孔内部铬酸硬质氧化膜层出现明显的腐蚀现象，主要的腐蚀模式为点蚀，腐蚀坑洞直径多在10 um以内。点蚀坑内部及其周围发现大量的腐蚀产物：同时，在螺纹深孔底端的内表面存在片状的腐蚀产物脱落及典型的龟裂状“泥纹花样”。腐蚀产物的EDAX检测结果表明：其中的化学元素包括少量的外来元素氯和硫。

    四、点滴实验

    为验证连接座表面铬酸硬质氧化工艺的稳定性和可靠性，特对该检测连接座的正常硬质氧化表面和白斑区域表面进行点滴实验，检测温度为25℃，合格时间为≥3 min。该连接座的检测结果为：正常硬质氧化表面> 10 min，白斑区域表面<2 min。结果表明：白斑区域严重不腐蚀。

    五、实验总结

    在铝和铝合金的表面处理方法中，硬质氧化是工业上应用最为普遍的一种。常用的方法包括硫酸硬质氧化、铬酸硬质氧化、草酸硬质氧化和磷酸硬质氧化等。铝的硬质氧化工艺是利用金属的氧化原理，通过电解氧化法生成带色的硬质氧化铝膜层“。这种膜层不仅具有良好的耐磨性能。而且耐蚀性和吸附涂料与色料的能力都很强，可作为零部件表面的打底层。

    经分析原因认为，在铬酸硬质氧化工序完成后，连接座螺纹深孔内的残留液体未能及时排出，残留在孔内底端部位。检测方虽然在整个工序中有连接座表面的汽油清洗环节，但仍未能将螺纹深孔内的残留酸性液体清洗干净。在连接座的包装封存过程中，残留液体从深孔内流出。吸附在塑料薄膜和零件接触的部位，经一段时间的放置或储存后造成铬酸硬质氧化膜层出现腐蚀破坏。从而形成白色斑点区域。这也与宏观检验中表面白斑区域呈现的液体流淌状花样相吻合。相对于硬质氧化膜而言具有极强的渗透能力。尤其是在随着流动液体迁移的运动过程中，易与铝基体及氧化膜反应生成可溶性金属氯化物。产生电极电位，在局部微小区域形成原电池，进而导致蚀孔的产生。

    铝合金铬酸硬质氧化膜质量的优劣及其抗蚀防护性能的好坏主要取决于铝合金成分、膜层厚度、硬质氧化处理工艺条件f如温度、电流密度、使用水质及硬质氧化后的填充封闭工艺等等。因此，要避免类似本文出现的硬质氧化膜失效现象，就必须从细节把关，严格规范生产操作程序，杜绝铝合金硬质氧化工序后产生的酸性液体残留，以防止阳极化膜层受到腐蚀破坏。