6063铝合金型材阳极氧化后表面斑点腐蚀的现象分析
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     6063铝合金型材经阳极氧化后,具有良好的耐蚀性能和装饰性能,近年来,随着国民经济的发展及人们生活水平的提高,铝合金门窗、铝合金幕墙的使用越来越普及,然而不少的铝合金在使用一段时间以后,表面出现形态各异的腐蚀现象,其中斑点腐蚀较为常见,严重影响铝型材的使用性能及装饰效果。为了改善铝型材的表面质量,达到控制表面斑点腐蚀的目的,很有必要对斑点缺陷做深入细致的调查,下面就来谈谈我的分析结果。

    1. 斑点腐蚀的本质分析

        根据6063铝型材成分可知, 为了确保Mg元素充分形成强化相Mg2Si,一般在配制合金成分时人为的使Si元素适量过剩。因为随着Si含量的增加,合金的晶粒变细,热处理效果较好。但另一方面,Si的过剩也有负面作用,使合金的塑性降低,耐蚀性变坏。

        阳极氧化工序中,阳极相Mg2Si是合金的点蚀源。在阳极氧化碱洗时,Mg2Si粒子优先溶解而形成蚀坑,其中镁溶解在溶液中而硅在铝合金上残留下来,当蚀坑聚集在晶粒上就会使该晶粒颜色发暗。在硫酸中和工序中硅不易除去,故斑点腐蚀蚀坑底部硅含量较其他区域高。

    2. 斑点腐蚀的成因分析

        影响斑点腐蚀的主要因素有预处理过程中的碱洗温度、碱洗时间以及合金成分中的Zn、Fe、Si元素含量与合金的挤压状态等。在诸多因素中,挤压状态起着关键性的作用,它关系到对腐蚀性能有较大影响的Zn、Fe、Si等元素的分布, 以及金属键间化合物等粒子的析出位置。在较粗的挤压条纹区中,斑点腐蚀分布具有明显的方向性,因为这个区域挤压时阻力较大,应力多在此集中,该处金属的晶格发生严重畸变,成为局部高自由能区,在随后的再结晶过程中优先形核, 为了降低界面能和处于稳定态,此处晶粒不仅异常长大,而且Mg2Si阳极相、游离Si、FeSiAl、FeAl3等阴极相优先析出,为后续的斑点腐蚀创造了条件。

        由于上述原因,在析出游离Si、FeSiAl、FeAl3等金属问化合物的晶界附近出现硅铁元素的贫乏区,此区近乎为纯铝,电位为负是阳极,它与金属间化合物(是阴极)构成了微电池,在腐蚀介质的作用下,微电池中阴极相(如游离Si、FeSiAl、FeAl3)周围的Si、Fe贫乏区(是阳极相)优先溶解,而Mg2Si也发生溶解, 结果阳极相周围Al的溶解形成了带有残留物的腐蚀坑,阳极相溶解则形成没有残留物的腐蚀坑。当腐蚀条件继续恶化(如温度上升、碱洗时间长等)的情况下,基体Al继续溶解,腐蚀坑向深的方向发展,于是表面形貌就表现为部分带有残留物的腐蚀坑和部分无残留物的腐蚀坑, 由二者构成了前面所述的斑点腐蚀。

    3。 斑点腐蚀生成机理分析

        6063是Al-Mg-Si系合金,Mg2Si是唯一的时效强化相。为提高合金强度,生产中常使Si元素含量过剩, 由过剩Si便形成了游离Si、FeSiAl相粒子。这些粒子在挤压工艺不当及热处理不规范的情况下。可能导致与FeAl3 、Mg2Si粒子一起在晶界处偏聚(或偏析),这就构成了点蚀源.根据腐蚀学理论,阴极质点周围的阳极铝会优先腐蚀,生成的Al3+向阴极扩散,而溶液中的OH-向阳极扩散, 最终在阴阳极的界面沉淀出白色絮状的Al(OH)3,干涸后在铝材的表面构成白色斑点。即所谓的斑点腐蚀。

    4。 结论

        6063铝型材斑点腐蚀是因铝合金中阳极相Mg2Si的偏析、粗化引起的,而合金中杂质元素Zn及溶液中Cl-和pH值加速了斑点腐蚀的发生与发展。应适当调整合金中的镁硅元素质量比,不宜使硅元素含量过高,并合理安排时效制度以防止Mg2Si粒子的偏聚,以免影响铝型材的腐蚀性能。控制合金中微量元素Zn以及处理过程中溶液的Cl-浓度和pH值,减轻活性元素的负面影响。

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