Rissbildung und Abblättern des anodischen Oxidfilms aus Aluminiumlegierung

Das Reißen und Abblättern des anodischen Oxidfilms aus Aluminiumlegierungen kann verschiedene Ursachen für einen unvollständigen Oxidfilm haben. Durch die Klärung der Ursachen jedes Vorfalls können bessere Wege gefunden werden, das Problem zu lindern und vollständig zu lösen.
1, Das Auftreten und die Vermeidung von Rissen
1. Unterschied im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Aluminium und anodischem Oxidfilm
Der Unterschied im linearen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem anodischen Oxidfilm aus Aluminium und dem Substrataluminium beträgt bei Erwärmung etwa das Fünffache. Wenn Aluminium einer thermischen Ausdehnung unterliegt, erfährt der in situ auf dem Aluminium gewachsene anodische Oxidfilm eine starke Zugspannung, die dann durch das aufgequollene Aluminium auseinandergezogen wird. Je härter oder dicker der anodische Oxidfilm ist, desto höher ist das Risiko einer thermischen Rissbildung. Gemäß der Praxis kann ein gewöhnlicher Schwefelsäure-Anodisierungsfilm bei 8 μ aufgetragen werden. Wenn die Temperatur unter m liegt, kann er einem Hochtemperaturbacken von maximal 250 Grad standhalten, ohne zu reißen, nachdem er bei mittleren und hohen Temperaturen mit Nickel versiegelt wurde. Wenn die Dicke 8 μ at m übersteigt, ist es grundsätzlich unmöglich, eine Backrissbildung zu vermeiden. Gleichzeitig wurde im Experiment auch festgestellt, dass die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung umso höher ist, je besser die Dichtwirkung ist.
Lösung: Erhöhen Sie den linearen Ausdehnungskoeffizienten des anodischen Oxidfilms.
① Durch die Verbesserung der Verteilung der zweiten Phase in der Legierung kann verhindert werden, dass sich Risse an der Grenzfläche zwischen dem anodischen Oxidfilm und der zweiten Phase ausdehnen und bewegen, wodurch das Auftreten von Rissen verringert wird.
② Indem der Aluminiumoberfläche eine gewisse Rauheit verliehen wird, werden lokale feine Risse im anodischen Oxidfilm induziert, wodurch Spannungen abgebaut und das Auftreten größerer Risse verringert werden.
③ Die Bildung eines anodischen Oxidfilms mit hoher Porosität kann durch Wechselstromoxidation, Aluminium-Anodisierungsbehandlung mit einer hochlöslichen anodischen Oxidationslösung oder durch Zugabe bestimmter Chemikalien zum Oxidationstank zur Verbesserung der Eigenschaften der Poren des anodischen Oxidfilms erreicht werden (was normalerweise dazu führt, dass sich die Filmporen vergrößern und die Härte des Oxidfilms abnimmt), wodurch das Auftreten von Rissen verringert wird.
④ Der anodische Oxidfilm mit einer radialen mikroporösen Struktur ist relativ weich und weist nach dem Anodisieren mit Chromsäure einen deutlichen Anstieg des linearen Ausdehnungskoeffizienten auf, wodurch Risse im Oxidfilm bis zu einem gewissen Grad vermieden werden können.
2. Interne Spannung, die durch den Oxidfilm während des anodischen Oxidationsprozesses erzeugt wird
Normalerweise steht während des Wachstumsprozesses des anodischen Oxidfilms aufgrund der Volumenzunahme das gesamte Innere des Oxidfilms unter Druckspannung und neigt dazu, Risse im Oxidfilm zu verhindern. Wenn jedoch die Oxidschicht dicker wird und die Stromdichte zunimmt, verschiebt sich die innere Spannung in Richtung der Zugspannung. In einigen Fällen nutzt das Hartanodisieren diese Eigenschaft aus, um während der Oxidation absichtlich relativ gleichmäßige und flächendeckende Risse zu erzeugen. Diese Risse können in der späteren Einsatzumgebung mehr Schmierfett aufnehmen und so den Verschleiß des Oxidfilms verringern.
Lösung: Kontrollieren Sie die innere Spannung des eloxierten Films. Wenn im anodischen Oxidfilm eine Restdruckspannung vorhanden ist, ist es schwierig, Risse zu bekommen. Daher sind eine Verringerung der Stromdichte, eine Erhöhung der Oxidationstemperatur und eine Verkürzung der Oxidationszeit von Vorteil, um eine Rissbildung im Oxidfilm zu verhindern.
3. Wachstum eines anodischen Oxidfilms auf hervorstehenden Teilen
Während des Wachstumsprozesses vergrößert sich das Volumen des anodischen Oxidfilms allmählich, was auch der Grund dafür ist, dass die hervorstehenden Teile des Aluminiummaterials einen vollständigen Oxidfilm bilden können. Wenn jedoch die Krümmung des hervorstehenden Teils zu gering ist (der hervorstehende Teil ist zu scharf), kann die nach außen gerichtete Ausdehnung des Oxidfilms die Aluminiumoberfläche nicht vollständig bedecken und einen dickeren Oxidfilm erzeugen, wodurch Risse von der Oberfläche zum Aluminium entstehen Substrat.
Lösung: Verrunden Sie die scharfen Ecken, um einen Eloxalfilm mit großer Krümmung zu erzeugen.
4. Risse, die durch falsche Dichtungsauswahl verursacht werden. Für Aluminiummaterialien, die einer langfristigen Außenbewitterung ausgesetzt werden müssen, ist es offensichtlich nicht angebracht, bei Raumtemperatur versiegelnde Mittel vom Typ Nickel zu verwenden. Es gibt Berichte, dass Nickelfluorid-Versiegelungsmittel bei starker Sonneneinstrahlung oder hoher Temperatureinwirkung anfälliger für Mikrorisse sind als Versiegelungen mit kochendem Wasser. Daher ist es selbstverständlich, auf die Kaltversiegelung von Aluminiumprofilen im Bauwesen zu verzichten.
Lösung: Die beste Versiegelungslösung für Aluminiumlegierungen, die Sonnenlicht ausgesetzt werden müssen, ist eine nickelfreie Versiegelung bei mittleren hohen Temperaturen, gefolgt von einer vernickelten Versiegelung bei mittleren hohen Temperaturen und einer Versiegelung mit kochendem Wasser.
In der Praxis kann es auch aufgrund äußerer Kräfte wie Sägen, Biegen und Stößen zu Rissen im anodischen Oxidfilm kommen. Daher ist es fast unmöglich, eine Rissbildung des anodischen Oxidfilms vollständig zu vermeiden. Es gibt keine Möglichkeit, Risse unter allen Bedingungen vollständig zu verhindern, aber es gibt auch viele Präventions- und Kontrollmethoden, die je nach Einsatzbedingungen von Aluminiummaterialien die Entstehung von Rissen zulassen können. Daher ist es notwendig, die Verwendungs- und Nutzungsbedingungen von Aluminiumprodukten zu berücksichtigen. Unter bestimmten Bedingungen muss die Rissneigung minimiert und das Auftreten von Rissen mit erheblichem Schaden verhindert werden.
2, Ablösen und Verhindern von Oxidfilmen
Im Allgemeinen handelt es sich bei einem anodischen Oxidfilm um eine Filmschicht mit poröser Struktur, die in situ auf einem Aluminiumsubstrat wächst. Die Bindungskraft zwischen dem Oxidfilm und dem Substrat ist viel größer als die beim gewöhnlichen Galvanisieren oder Sprühen, sodass es unwahrscheinlich ist, dass sich der Oxidfilm durch mechanische äußere Kräfte vom Substrat ablöst. In Wirklichkeit kommt es jedoch tatsächlich zur Ablösung des Oxidfilms. Beispielsweise kommt es beim Grautest der schwach sauren Nickelsalzelektrolyse bei Verwendung ungeeigneter Nickelkomplexbildner während des Elektrolysevorgangs zu einer teilweisen Ablösung des Oxidfilms.
1. Der Einfluss der Zusammensetzung der Aluminiummatrixlegierung
Der Großteil des Cu und Mg in Legierungen, die mehr Cu und Mg enthalten, unterliegt einer anodischen Auflösung, und aufgrund der Bildung von Löchern durch die Auflösung werden diskontinuierliche anodische Oxidfilme gebildet. Daher sind die Legierungen der Serien 2 und 5 am anfälligsten für die Ablösung des Oxidfilms.
2. Der Einfluss der Wärmeausdehnung auf die Aluminiummatrix
Die Zugabe von Elementen wie Mg und Zn zu reinem Aluminium kann die Wärmeausdehnung der Aluminiummatrix erheblich erhöhen und dadurch das Risiko von Rissen und Abblättern des Oxidfilms erhöhen.
3. Die Auswirkungen eines Stromausfalls oder einer Unterbrechung der Oxidation
Wenn während des Eloxierungsprozesses einer Aluminiumlegierung ein Stromausfall auftritt oder der Klemmpunkt der Vorrichtung nicht fest ist, was zu einer Oxidationsunterbrechung führt, kommt es zu einer chemischen Auflösung zwischen dem Substrat und dem anodischen Oxidfilm, wodurch Hohlräume entstehen und die Bindungskraft beeinträchtigt wird zwischen dem Substrat und der Oxidschicht nimmt ab, was zur Ablösung der Oxidschicht führt.
4. Der Einfluss der Zeit auf die verbleibende Oxidationslösung in den Mikroporen anodischer Oxidfilme
Die poröse Struktur des anodischen Oxidfilms enthält äußerste Spuren von Schwefelsäure, und unter dem Einfluss von Wärme wie Versiegelung und elektrophoretischer Verfestigung bildet sich an der Grenzfläche zwischen dem Oxidfilm und dem Substrat eine dünne Filmlegierungsschicht mit niedrigem Schmelzpunkt. Sie lösen sich auf und bilden durch die Bildung lokaler Batterien mit der Restlösung Poren, was zu einer Abnahme der Bindungskraft des anodischen Oxidfilms und einer Ablösung führt.
5. Weil der Einfluss mechanischer Bearbeitungsspannungen vor der Oxidation nicht beseitigt wird
Normalerweise neigt der eingebrannte Oxidfilm von Legierungen der 2--Serie nach dem Eloxieren und Färben zu Rissen und Abblättern. Der wahrscheinlichste Grund dafür ist, dass die Oberfläche des Materials nach der Bearbeitung einer Belastung ausgesetzt ist. Nach dem Anodisieren verstärkt die Spannung den Unterschied in der Wärmeausdehnung zwischen der Oxidschicht und dem Substrat, was letztendlich zur Ablösung der Oxidschicht führt.
6. Die Wirkung der elektrolytischen Färbung auf anodische Oxidfilme
Das Ablösen des Oxidfilms während der elektrolytischen Färbung erscheint als gesprenkeltes Erscheinungsbild mit einem Durchmesser von meist 0,1 mm bis mehreren Millimetern in Kreisform. Bevor sich der Oxidfilm vollständig ablöst, befindet er sich in einem schwebenden Zustand und kann manchmal visuell nicht erkannt werden.
Das Prinzip des Oxidfilm-Peelings
Die derzeit anerkannte Theorie besagt, dass es durch Wasserstoffgas verursacht wird. Aufgrund der Überspannungswirkung von Wasserstoffionen in farbigen Metallsalzlösungen entladen sich bei der kathodischen Elektrolyse gleichzeitig Metall- und Wasserstoffionen an der Barriereschicht am Boden der Mikroporen. Die Barriereschicht besteht aus - Sie besteht aus Al2O3. Es ist ein Halbleiter. Wasserstoffionen mit kleinem Ionenradius bilden einen Ionenstrom durch die Barriereschicht, um das Aluminiumsubstrat zu erreichen und sich zu entladen. Das am Boden der Mikroporen entstehende Wasserstoffgas behindert die Zufuhr von Metallionen. Die auf dem Aluminiumsubstrat entladenen Wasserstoffionen (H plus ) bilden Wasserstoffgas (H2), das sich um das Zehnfache seines Volumens ausdehnt. Wasserstoffgas kann sich nicht zwischen dem Aluminiumsubstrat und der Sperrschicht niederschlagen, wodurch die Sperrschicht durchbrochen wird und sich vom Einlass in die entgegengesetzte Richtung nach außen ausbeult. In diesem Fall zeigt der anodische Oxidfilm eine kreisförmige Ablösung und eine umgekehrt konische Beschädigung des Aluminiumsubstrats, die als Abplatzen bezeichnet wird.
Im Vergleich zur elektrolytischen Wechselstromfärbung neigt die elektrolytische Gleichstromfärbung eher zum Abblättern. Dies liegt daran, dass bei der kathodischen Elektrolyse der anodische Oxidfilm einer Hydrolysereaktion unterliegt und der pH-Wert in den Mikroporen neutral ist. Die Oberflächenbarriereschicht erfährt durch Elektroosmose eine Austrocknung. Darüber hinaus führt die elektrolytische Färbung mit stark saurem Zinnsalz im Vergleich zur schwach sauren Nickelsalzfärbung kaum dazu, dass sich der Oxidfilm ablöst.
Maßnahmen zur Verhinderung des Abblätterns der Oxidschicht
① Durch Zugabe geeigneter Leitsalze kann die Leitfähigkeit der Färbebadlösung verbessert werden;
② Verhindern und entfernen Sie Verschmutzungen aus Färbetanks, wie z. B. Na plus, K plus, AL3 plus, NO3-, CrO2- und andere schädliche Ionen;
③ Halten Sie einen geeigneten pH-Wert aufrecht und sorgen Sie für eine ausreichende Zirkulation der Badlösung während des Färbevorgangs.
④ Passen Sie das Verhältnis der kathodischen und anodischen Reaktionen entsprechend an.
⑤ Tritt Ablösung an der Kante oder an einer erhöhten Position des Werkstücks auf, müssen Anpassungen vorgenommen werden, um die Verteilung des Elektrolytstroms gleichmäßiger zu gestalten. Es können Sanftanlauf, Stufenanhebung oder entsprechende Stromabschirmungsmaßnahmen eingesetzt werden.