铝合金表面黑线成因分析

来源：核心期刊咨询网时间：2018-08-04 13:4012

摘要：这篇工业论文投稿发表了铝合金表面的黑线成因分析探讨，铝合金型材具有重量轻、强度高、耐腐蚀、可回收再生等优点, 在建筑、工程结构、轨道交通以及航空航天等领域具有重要应用，但是在铝合金轧制过程中会形成表面黑线，论文分析了黑线的成因。 【关键词】工

　　这篇工业论文投稿发表了铝合金表面的黑线成因分析探讨，铝合金型材具有重量轻、强度高、耐腐蚀、可回收再生等优点, 在建筑、工程结构、轨道交通以及航空航天等领域具有重要应用，但是在铝合金轧制过程中会形成表面黑线，论文分析了黑线的成因。

　　【关键词】工业论文投稿,6063铝合金;阳极氧化;黑线;腐蚀

　　1前言

　　6063铝合金具有质量轻、加工性能好、耐腐蚀、阳极氧化性能好等特性，尤其是经过阳极氧化后，6063铝合金表面色彩饱和明亮，金属光泽明显，从而成为3C电子产品的首选铝合金材料[1-6]。相比6063铝合金挤压排材，6063铝合金轧制板材的精度公差更小，可以灵活调整辊缝生产出不同规格的产品，且轧制与热处理分离，可以保证产品具有稳定的力学性能且有效地避免产生粗晶层，6063铝合金轧制板具有更低的成本优势，因此铝合金轧制板在3C电子产品的应用越来越广泛。

　　然而，6063铝合金轧制板材经过阳极氧化后表面时常会出现细小的黑色条纹状缺陷(简称黑线)，严重影响了3C电子产品外观件的美观[7-11]。本文对黑线的形貌和成分进行分析，从微观角度分析黑线的形成原因，提供解决阳极氧化后表面黑线的思路，提高3C电子产品用6063铝合金轧制板的利用率，降低使用3C产品用铝合金的成本。

　　2实验过程与方法

　　以3C电子产品用的6063铝合金轧制板为研究对象，对6063铝合金轧制板进行阳极氧化，阳极氧化工艺流程为：碱洗→水洗→酸碱中和→水洗→喷砂→化抛→水洗→阳极氧化。使用倒置式光学显微镜(型号ZEISSAxioVert.A1)和扫描电子显微镜(型号ZEISSEVO18)观察经阳极氧化后的6063铝合金轧制板表面的黑线形貌，并使用扫描电子显微镜对黑线的成分进行定性分析，扫描电子显微镜的加速电压为20KV，工作距离为9.5mm，束流为65μA。

　　3结果与分析

　　6063铝合金轧制板经阳极氧化后的表面黑线在光学显微镜的形貌照片如图1，可以看出，黑线的形貌与正常合金的表面形貌有着显著区别，黑线呈流线型黑色纹路，正常合金的表面颜色均匀一致。黑线在扫描电子显微镜的形貌照片如图2所示，可以看出许多蜂窝状小凹坑密集分布，小凹坑的尺寸不一致，大多数凹坑的坑内光滑无异物，极少数凹坑的坑内存在少量异物，由蜂窝状小凹坑密集形成的较大凹坑呈线状分布，从而在合金表面表现出呈流线型的黑线，正常合金表面平整，蜂窝状凹坑很少，氧化膜完整，且不存在蜂窝状凹坑密集现象。

　　6063铝合金轧制板未腐蚀和经keller试剂腐蚀后的SEM照片如图3所示，可以看出，腐蚀前Al基体面上均匀随机分布着许多白色相，而腐蚀后白色相已基本完全消失，且由于白色相从Al基体上脱离而留下许多圆润的凹坑，极少数白色相颗粒正要与铝基体剥离脱落，如图3(b)箭头所示。白色相的EDS分析结果如图4所示，可知白色相由为Al、Fe和Si元素组成，结合6063铝合金的XRD分析结果(如图5所示)，白色相为Al5FeSi相。一般认为，Fe在6xxx系铝合金中为杂质元素，Fe容易与铝合金中的其他元素形成金属化合物，如形成FeAl3、Al5FeSi等化合物[12]。

　　根据电位数据，含Fe化合物相对于Al基体而言属于阴极相，在酸性溶液中含Fe化合物与Al基体形成原位电池，含Fe化合物周边的Al基体会优先溶解[13]，因此6063铝合金经过keller试剂腐蚀后，在SEM观察面上可观察到许多圆润凹坑，这些凹坑实为Al5FeSi相从基体上脱落所致，极少数Al5FeSi相周边的Al基体正在溶解，如图3(b)箭头所示。

　　除上述由腐蚀引发的黑线外，在黑线的分析过程中还发现了由类似擦划伤引发的黑线，形貌如图6所示，可以看出类似擦划伤形貌的黑线实为不规则凹坑形貌，凹坑呈线状或由连续的点状凹坑组成，具有一定的宽度。对黑线区域进行成分分析，分析结果如图7所示，可知黑线区域富集O和C元素。对于应用在3C电子产品外观件的6063铝合金轧制板材，在阳极氧化前通常需要进行CNC加工，由于6063铝合金较软，在CNC加工过程中表面容易遭受到微小的擦划伤，从而裸露出新的铝合金表面，新的铝合金表面在空气中容易被氧化，与此同时，机油也会渗透到已破损的新铝合金表面并发生碳化，因此在黑线区域富集O和C元素。而此类黑线经阳极氧化后，黑线表现得更加明显，肉眼可见。综上，在后续加工过程中避免或减少铝合金表面遭受损伤可能有利于避免或减少阳极氧化后表面黑线的生成。

　　4结论

　　(1)6063铝合金的含Fe相为Al5FeSi相，在酸性腐蚀液中，Al5FeSi相周边的Al会优先溶解使Al5FeSi相脱落从而在基体上留下圆润的凹坑，当Al5FeSi相密集或呈线性分布时，经酸性阳极氧化液后，表面会留下密集或呈线性分布的凹坑，在宏观上可能表现为肉眼可见的黑线;(2)在熔铸6063铝合金中减少Fe元素的含量、避免含Fe相的偏聚或在轧制过程中避免含Fe相呈线性分布则有可能减少阳极氧化黑线的生成;(3)避免或减少6063铝合金轧制板材在后续加工中遭受擦划伤，有可能避免或减少类似擦划伤形貌的黑线生成。

　　参考文献

　　[1]王祝堂.铝合金及其加工手册[M].长沙:中南工业大学出版社,1989.

　　[2]王孟君,王金亮.6063铝合金时效工艺的研究[J].金属热处理,1998,1(8):24-25.

　　[3]朱祖芳.铝合金阳极氧化的常见缺陷[J].轻合金加工技术,1998,26(4):29-32.

　　作者：单位：饶庆东 莫灼强 蒋秋妹 姜文平 广西南南铝加工有限公司 广西铝合金材料与加工重点实验室

　　推荐阅读：《广州化工》是广州市化学化工学会，广州市化工行业协会和广州化工研究设计院(前身为广州市化学工业研究所)联合主办的综合性化工科技刊物，始创于1973年。编辑部位于广东省广州市白云区石井石潭路潭村桥东。

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