深入分析零件硬質氧化表面出現白斑的原因

2021-01-15 中國鋁業網

【鋁道網】市場中有些硬質氧化零件出現白斑現象，但不知道是出自何種原因。再此對白斑現象的零件進行解剖分析，分析過程與結果如下：

一、宏觀檢驗

使用放大鏡和體視顯微鏡對該連接座的宏觀形貌進行觀察。連接座表面呈現一片白色斑點區域，在其底部深孔附近也觀察到白色斑點區域。仔細觀察發現白色斑點區域明顯存在類似液體流淌的痕跡特徵。為了對連接座進行立體檢測，特對該零件中的一個螺紋深孔進行解剖。孔內有發白現象。與基體材料存在一定色差，在孔內底端存在少量疑似腐蝕產物。

二、膜層形貌與成分分析

利用掃描電子顯微鏡及X射線能譜儀對鋁合金連接座零件表面的鉻酸硬質氧化膜層進行深入分析。在無白斑出現的區域對表面進行觀察，發現鉻酸硬質氧化膜正常區域的膜層宏觀表面非常緻密，並無異常的宏觀孔洞缺陷，其SEM形貌及EDAX成分分析結果。經觀察，白色斑點區域存在明顯的腐蝕形貌，不僅有龜裂紋。而且有典型的腐蝕坑。結果表明：被破壞的膜層成分中，含有異常的氯元素，其質量分數高達5. 49%。

三、腐蝕產物形貌與成分分析

對螺紋深孔底端的內表面進一步觀察分析，深孔內部鉻酸硬質氧化膜層出現明顯的腐蝕現象，主要的腐蝕模式為點蝕，腐蝕坑洞直徑多在10 um以內。點蝕坑內部及其周圍發現大量的腐蝕產物：同時，在螺紋深孔底端的內表面存在片狀的腐蝕產物脫落及典型的龜裂狀「泥紋花樣」。腐蝕產物的EDAX檢測結果表明：其中的化學元素包括少量的外來元素氯和硫。

四、點滴實驗

為驗證連接座表面鉻酸硬質氧化工藝的穩定性和可靠性，特對該檢測連接座的正常硬質氧化表面和白斑區域表面進行點滴實驗，檢測溫度為25℃，合格時間為≥3 min。該連接座的檢測結果為：正常硬質氧化表面> 10 min，白斑區域表面<2 min。結果表明：白斑區域嚴重不腐蝕。

五、實驗總結

在鋁和鋁合金的表面處理方法中，硬質氧化是工業上應用zui為普遍的一種。常用的方法包括硫酸硬質氧化、鉻酸硬質氧化、草酸硬質氧化和磷酸硬質氧化等。鋁的硬質氧化工藝是利用金屬的氧化原理，通過電解氧化法生成帶色的硬質氧化鋁膜層」。這種膜層不僅具有良好的耐磨性能。而且耐蝕性和吸附塗料與色料的能力都很強，可作為零部件表面的打底層。

經分析原因認為，在鉻酸硬質氧化工序完成後，連接座螺紋深孔內的殘留液體未能及時排出，殘留在孔內底端部位。檢測方雖然在整個工序中有連接座表面的汽油清洗環節，但仍未能將螺紋深孔內的殘留酸性液體清洗乾淨。在連接座的包裝封存過程中，殘留液體從深孔內流出。吸附在塑料薄膜和零件接觸的部位，經一段時間的放置或儲存後造成鉻酸硬質氧化膜層出現腐蝕破壞。從而形成白色斑點區域。這也與宏觀檢驗中表面白斑區域呈現的液體流淌狀花樣相吻合。相對於硬質氧化膜而言具有極強的滲透能力。尤其是在隨著流動液體遷移的運動過程中，易與鋁基體及氧化膜反應生成可溶性金屬氯化物。產生電極電位，在局部微小區域形成原電池，進而導致蝕孔的產生。

鋁合金鉻酸硬質氧化膜質量的優劣及其抗蝕防護性能的好壞主要取決於鋁合金成分、膜層厚度、硬質氧化處理工藝條件f如溫度、電流密度、使用水質及硬質氧化後的填充封閉工藝等等。因此，要避免類似本文出現的硬質氧化膜失效現象，就必須從細節把關，嚴格規範生產操作程序，杜絕鋁合金硬質氧化工序後產生的酸性液體殘留，以防止陽極化膜層受到腐蝕破壞。

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