Bẻ và bong màng hợp kim nhôm Anodic Oxide

Sự nứt và bong tróc của màng oxit anốt hợp kim nhôm có thể do các nguyên nhân khác nhau dẫn đến màng oxit không hoàn thiện. Làm rõ nguyên nhân của từng sự cố có thể tìm ra cách giảm bớt và giải quyết triệt để.
1, Sự xuất hiện và phòng chống vết nứt
1. Sự khác biệt về hệ số giãn nở tuyến tính giữa màng nhôm và oxit anốt
Sự khác biệt về hệ số giãn nở tuyến tính giữa màng oxit anốt của nhôm và nhôm nền là khoảng 5 lần khi được nung nóng. Khi nhôm trải qua quá trình giãn nở nhiệt, màng oxit anốt phát triển tại chỗ trên nhôm chịu ứng suất kéo mạnh, sau đó bị kéo ra bởi nhôm trương nở. Màng oxit anốt càng cứng hoặc dày thì nguy cơ nứt nhiệt càng cao. Theo thực tế, màng anot hóa axit sunfuric thông thường có thể được áp dụng ở 8 μ Khi nhiệt độ dưới m, nó có thể chịu được nhiệt độ cao tối đa 250 độ mà không bị nứt sau khi được niêm phong bằng niken ở nhiệt độ trung bình và cao. Khi độ dày vượt quá 8 μ At m, về cơ bản không thể tránh được hiện tượng nứt do nướng. Đồng thời, trong thí nghiệm cũng phát hiện ra rằng hiệu quả bịt kín càng tốt thì khả năng bị nứt càng cao.
Giải pháp: Tăng hệ số giãn nở tuyến tính của màng oxit anốt.
① Cải thiện sự phân bố của pha thứ hai trong hợp kim có thể ngăn vết nứt mở rộng và di chuyển tại giao diện giữa màng oxit anốt và pha thứ hai, do đó làm giảm sự xuất hiện của vết nứt.
② Bằng cách tạo cho bề mặt nhôm một độ nhám nhất định, các vết nứt nhỏ cục bộ được tạo ra trong màng oxit anốt, giải phóng ứng suất và giảm sự xuất hiện của các vết nứt lớn hơn.
③ Sự hình thành màng oxit anốt có độ xốp cao có thể đạt được bằng cách oxy hóa dòng điện xoay chiều, xử lý anot hóa nhôm bằng dung dịch oxy hóa anốt có độ hòa tan cao hoặc bằng cách thêm một số hóa chất vào bể oxy hóa để cải thiện tính chất của lỗ màng oxit anốt (thường làm cho lỗ chân lông của màng tăng lên và độ cứng của màng oxit giảm), do đó làm giảm sự xuất hiện của các vết nứt.
④ Màng oxit anốt có cấu trúc vi xốp hướng tâm tương đối mềm và có hệ số giãn nở tuyến tính tăng đáng kể sau khi anot hóa bằng axit cromic, điều này có thể tránh được sự nứt vỡ của màng oxit ở một mức độ nào đó.
2. Ứng suất bên trong do màng oxit tạo ra trong quá trình oxy hóa anot
Thông thường, trong quá trình tăng trưởng của màng oxit anốt, do sự gia tăng về thể tích, tổng thể bên trong màng oxit chịu ứng suất nén và có xu hướng ngăn màng oxit bị nứt. Tuy nhiên, khi màng oxit dày lên và mật độ dòng điện tăng lên, ứng suất bên trong dịch chuyển theo hướng của ứng suất kéo. Trong một số trường hợp, anot hóa cứng sử dụng đặc tính này để cố ý tạo ra các vết nứt tương đối đồng đều và rộng trên bề mặt trong quá trình oxy hóa. Những vết nứt này có thể hấp thụ nhiều mỡ bôi trơn hơn trong môi trường sử dụng sau này, do đó làm giảm sự mài mòn của màng oxit.
Giải pháp: Kiểm soát ứng suất bên trong của màng anốt hóa. Khi có ứng suất nén dư trong màng oxit anốt, rất khó bị nứt. Do đó, việc giảm mật độ dòng điện, tăng nhiệt độ oxy hóa và giảm thời gian oxy hóa đều có lợi cho việc ngăn ngừa nứt màng oxit.
3. Sự phát triển của màng oxit anốt trên các phần nhô ra
Trong quá trình tăng trưởng, thể tích của màng oxit anốt mở rộng dần, đó cũng là lý do tại sao các phần nhô ra của vật liệu nhôm có thể tạo thành màng oxit hoàn chỉnh. Tuy nhiên, nếu độ cong của phần nhô ra quá nhỏ (phần nhô ra quá sắc nét) thì màng oxit mở rộng ra ngoài không thể bao phủ hoàn toàn bề mặt nhôm khi tạo ra màng oxit dày hơn, do đó hình thành các vết nứt từ bề mặt đến nhôm. cơ chất.
Giải pháp: Làm đầy các góc nhọn để tạo ra một màng anodized có độ cong lớn.
4. Các vết nứt do lựa chọn niêm phong không đúng cách. Đối với các vật liệu nhôm cần tiếp xúc lâu dài ngoài trời, rõ ràng là không thích hợp để sử dụng các chất làm kín loại niken ở nhiệt độ phòng. Có báo cáo rằng các chất bịt kín niken florua dễ bị nứt nhỏ hơn so với việc bịt kín bằng nước sôi dưới ánh sáng mặt trời mạnh hoặc tiếp xúc với nhiệt độ cao. Do đó, việc tránh sử dụng keo dán nguội cho nhôm định hình dùng trong xây dựng là điều đương nhiên.
Giải pháp: Giải pháp hàn kín tốt nhất cho các hợp kim nhôm cần tiếp xúc với ánh sáng mặt trời là hàn kín nhiệt độ cao trung bình không chứa niken, tiếp theo là hàn kín nhiệt độ cao trung bình loại niken và hàn kín nước sôi.
Trong thực tế, màng oxit anốt cũng có thể bị nứt do tác động ngoại lực như cưa, uốn, va đập. Do đó, việc nứt màng oxit anốt gần như không thể tránh khỏi hoàn toàn. Đối với mọi điều kiện, không có cách nào ngăn chặn hoàn toàn vết nứt, nhưng cũng có nhiều phương pháp phòng ngừa và kiểm soát có thể cho phép vết nứt tồn tại dựa trên điều kiện sử dụng của vật liệu nhôm. Do đó, cần xem xét việc sử dụng và điều kiện sử dụng của các sản phẩm nhôm, trong các điều kiện hạn chế, giảm thiểu xu hướng nứt và ngăn ngừa sự xuất hiện của các vết nứt có hại đáng kể.
2, Tước và ngăn ngừa màng oxit
Nói chung, màng oxit anốt là một lớp màng có cấu trúc xốp phát triển tại chỗ trên đế nhôm. Lực liên kết giữa màng oxit và chất nền lớn hơn nhiều so với mạ điện hoặc phun sơn thông thường, do đó không có khả năng làm bong lớp màng oxit ra khỏi chất nền thông qua các lực tác động cơ học bên ngoài. Tuy nhiên, trong thực tế, sự tách rời của màng oxit thực sự xảy ra. Ví dụ, trong thử nghiệm điện phân muối niken có tính axit yếu trong phép thử màu xám, nếu sử dụng các chất tạo phức niken không phù hợp, thì trong quá trình điện phân sẽ xảy ra hiện tượng tách một phần màng oxit.
1. Ảnh hưởng của thành phần hợp kim ma trận nhôm
Hầu hết Cu và Mg trong hợp kim chứa nhiều Cu và Mg đều trải qua quá trình hòa tan anot, và do sự hình thành các lỗ thông qua quá trình hòa tan, màng oxit anốt không liên tục được hình thành. Do đó, các hợp kim sê-ri 2 và 5 dễ bị tách màng oxit nhất.
2. Ảnh hưởng của giãn nở nhiệt đối với ma trận nhôm
Việc thêm các nguyên tố như Mg và Zn vào nhôm nguyên chất có thể làm tăng đáng kể sự giãn nở nhiệt của ma trận nhôm, do đó làm tăng nguy cơ nứt và bong tróc màng oxit.
3. Ảnh hưởng do mất điện hoặc gián đoạn quá trình oxy hóa
Trong quá trình anot hóa hợp kim nhôm, nếu bị mất điện hoặc điểm kẹp của gá không chắc dẫn đến quá trình oxy hóa bị gián đoạn, xảy ra hiện tượng hòa tan hóa học giữa nền và màng oxit anot, tạo ra các lỗ rỗng, lực liên kết giữa chất nền và màng oxit giảm, dẫn đến sự tách rời của màng oxit.
4. Ảnh hưởng của thời gian đối với dung dịch oxy hóa dư trong các vi lỗ của màng oxit anốt
Cấu trúc xốp của màng oxit anốt chứa một lượng cực kỳ nhỏ axit sunfuric và dưới tác động của nhiệt như hàn kín và hóa rắn điện di, một lớp hợp kim màng mỏng có điểm nóng chảy thấp được hình thành tại giao diện giữa màng oxit và chất nền. Chúng hòa tan và tạo ra lỗ rỗng do sự hình thành cục bộ của pin với dung dịch dư, dẫn đến giảm lực liên kết của màng oxit anốt và tách ra.
5. Do ảnh hưởng của ứng suất gia công cơ học không được loại bỏ trước quá trình oxy hóa
Thông thường, sau khi anot hóa và nhuộm, màng oxit nung của loạt hợp kim 2-dễ bị nứt và bong tróc. Lý do rất có thể cho điều này là bề mặt của vật liệu chịu ứng suất sau khi gia công. Sau khi anot hóa, ứng suất khuếch đại sự khác biệt về giãn nở nhiệt giữa màng oxit và chất nền, cuối cùng dẫn đến sự tách rời của màng oxit.
6. Ảnh hưởng của màu điện phân đối với màng oxit anốt
Sự bong tróc của màng oxit trong quá trình tạo màu điện phân xuất hiện dưới dạng lốm đốm, với đường kính chủ yếu là 0.1mm đến vài milimét ở dạng hình tròn. Trước khi màng oxit bị bong ra hoàn toàn, nó ở trạng thái lơ lửng và đôi khi không thể phát hiện được bằng mắt thường.
Nguyên tắc bóc màng oxit
Lý thuyết hiện được công nhận là nó được gây ra bởi khí hydro. Do hiệu ứng quá áp của các ion hydro trong dung dịch muối kim loại màu, cả ion kim loại và ion hydro đều phóng điện đồng thời trên lớp rào cản ở đáy của các vi lỗ trong quá trình điện phân catốt. Lớp rào cản được cấu tạo bởi - Được cấu tạo từ Al2O3. Nó là một chất bán dẫn. Các ion hydro có bán kính ion nhỏ tạo thành dòng ion xuyên qua lớp rào cản để đến đế nhôm và phóng điện. Khí hydro được tạo ra ở dưới cùng của các vi lỗ cản trở việc cung cấp các ion kim loại. Các ion hydro (H+) thải ra trên đế nhôm tạo thành khí hydro (H2), khí này giãn nở gấp hàng chục lần về thể tích. Khí hydro không có chỗ kết tủa giữa đế nhôm và lớp rào cản, phá vỡ lớp rào cản và phình ra từ đầu vào theo hướng ngược lại. Trong trường hợp này, màng oxit anốt có biểu hiện bong tróc hình tròn và hư hỏng hình nón ngược đối với chất nền nhôm, hiện tượng này được gọi là nứt vỡ.
So với màu điện phân AC, màu điện phân DC dễ bị bong tróc hơn. Điều này là do trong quá trình điện phân catốt, màng oxit anốt trải qua phản ứng thủy phân và độ pH trong các vi lỗ là trung tính. Lớp rào cản bề mặt bị mất nước do điện thẩm thấu. Ngoài ra, so với phẩm màu muối niken có tính axit yếu, phẩm màu điện phân muối thiếc có tính axit mạnh hầu như không làm bong lớp màng oxit.
Các biện pháp chống bong tróc màng oxit
① Bằng cách thêm muối dẫn điện thích hợp, độ dẫn điện của dung dịch tắm màu có thể được cải thiện;
② Ngăn ngừa và loại bỏ ô nhiễm từ các bể tạo màu, chẳng hạn như Na cộng , K cộng , AL3 cộng , NO3-, CrO2- và các ion có hại khác;
③ Duy trì độ pH thích hợp và tạo điều kiện lưu thông đầy đủ dung dịch tắm trong quá trình tạo màu;
④ Điều chỉnh tỷ lệ phản ứng catốt và anốt một cách thích hợp.
⑤ Nếu xảy ra hiện tượng bong tróc ở mép hoặc vị trí nhô lên của phôi, cần thực hiện các điều chỉnh để phân bổ dòng điện phân đồng đều hơn. Có thể sử dụng khởi động mềm, tăng nấc hoặc các biện pháp che chắn dòng điện thích hợp.