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鋁合金蝕刻加工工藝之晶間腐蝕介紹

來源:發布時間:2020-08-27 11:32:00點擊率:

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鋁合金蝕刻加工工藝之晶間腐蝕介紹:
晶間腐蝕在鋁合金局部腐蝕中和點蝕一樣,也是一種常見的腐蝕現象.這種腐蝕是沿著晶界或者在其近旁發生,所以稱之為晶間腐蝕。關於晶間腐蝕的成因,普遍認為是由晶界與相鄰晶粒之間的電位差造成的。以AI-Cu-Mg合金為例,在時效脫溶之後,晶界有一條無沉澱帶,含Cu較少,電位較負,構成陽極相。晶粒內含Cu較高,電位較正,構成了陰極相。

在腐蝕過程中,電位較負的貧Cu區將被優先腐蝕,並隨著鋁的溶解,晶粒中孤立的Cu也隨之進人溶液,尤其是陰極相中鋁的溶解使Cu直接進人溶液,生成Cu2+。由於Cue+的氧化還原電位很正(相對於鋁的電位),所以會在鋁表麵的陰極區還原析出,這種析出過程稱之為二次沉澱。
由於這種二次沉澱行為,使鋁在腐蝕介質中又形成新的富Cu陰極相,使上一腐蝕過程重複進行。這一現象對鋁的保護來說要盡力避免。但在鋁合金表麵紋理蝕刻中,晶間腐蝕同樣是紋理的又一成因,特別是具有針狀晶粒結構的材料對於絲狀紋理的形成更為重要.為達到這一目的,可以在腐蝕介質中加人適量的氧化還原電位較正的金屬離子或氧化性陰離子,以達到對鋁合金表麵絲狀紋理蝕刻強化的目的。

但這隻能對那些具有絲狀紋理腐蝕傾向的合金材料才有明顯作用。也有資料介紹在有抑製劑的電解質溶液中,通過外加電場的作用對鋁合金表麵進行絲狀紋理蝕刻。
通過有限的試驗發現,對於那些不具有絲狀紋理腐蝕傾向的合金材料效果並不明顯,若要普遍用於批量生產,還有待於進一步研究。
在蝕刻過程中,由於電位差的緣故,有可能是沿晶粒的邊界先蝕刻,然後整個晶粒被蝕刻溶解。所以在晶粒尺寸較大的材料上進行紋理蝕刻更容易獲得粗糙度高的紋理效果。但過大的晶粒尺寸經蝕刻後將會影響到材料的強度,特別是經較長時間的蝕刻,其影響程度更大。所以在進行紋理蝕刻時,控製蝕刻時間(也即是控製對材料的蝕刻量)是很重要的。
關於鋁的應力腐蝕、剝蝕等腐蝕行為,與紋理蝕刻相關性較小,在此不做過多介紹。

總而言之,對於鋁合金的化學紋理蝕刻,其實就是對鋁合金表麵的腐蝕過程。
從以上鋁的腐蝕行為來看,鋁的基本腐蝕類型主要有:均勻腐蝕、點蝕、晶間腐蝕、分層腐蝕和腐蝕破裂等。如鋁合金某一部分與其他較大部分有電位差,則產生點蝕;如鋁合金的晶粒和晶界間存在著電位差,則有晶間腐蝕的傾向;若有應力存在時這種晶間腐蝕就會促進金屬的腐蝕破裂。

在這些腐蝕類型中受控點蝕和晶間腐蝕是紋理蝕刻需要的,其餘則需力求避免。為達到這一目的,關鍵是如何控製不同的腐蝕條件和腐蝕環境,以便造成不同的腐蝕傾向,得到不同質地和外觀的紋理效果。鋁的合金類型多,影響因素多,關係比較複雜,如不同牌號的合金材料,有不同的合金元素組成、晶粒構成、合金成分或雜質在合金表麵的分布均勻度。

即便是同一種牌號的合金材料,也可因批次不同、加工方法不同或其他因素的影響,內部存在不同的金相組織。另外,在腐蝕前合金材料的表麵狀態、加工成形方法以及腐蝕介質在腐蝕過程中成分含量的變化等因素都會影響到紋理的形成與質地。所以要想研究出一種能廣泛適用於各種鋁合金材料,並能任意控製紋理粗糙度的化學紋理蝕刻液是比較困難的。

在實際應用中,隻能通過選擇合適的合金材料和與之相適應的紋理蝕刻液;或將材料進行熱處理(比如那些條紋腐蝕較嚴重而又得不到均勻紋理的鋁合金材料)消除位錯缺陷並控製適當的晶粒尺寸,再選擇與之相適應的紋理蝕刻液,才能蝕刻出粗糙度可調、質地均勻的紋理。