铝合金蚀刻加工工艺之晶间腐蚀介绍

时间:2013-4-21 作者:dlz0099 分享到:

铝合金蚀刻加工工艺之晶间腐蚀介绍:
晶间腐蚀在铝合金局部腐蚀中和点蚀一样,也是一种常见的腐蚀现象.这种腐蚀是沿着晶界或者在其近旁发生,所以称之为晶间腐蚀。关于晶间腐蚀的成因,普遍认为是由晶界与相邻晶粒之间的电位差造成的。以AI-Cu-Mg合金为例,在时效脱溶之后,晶界有一条无沉淀带,含Cu较少,电位较负,构成阳极相。晶粒内含Cu较高,电位较正,构成了阴极相。

在腐蚀过程中,电位较负的贫Cu区将被优先腐蚀,并随着铝的溶解,晶粒中孤立的Cu也随之进人溶液,尤其是阴极相中铝的溶解使Cu直接进人溶液,生成Cu2+。由于Cue+的氧化还原电位很正(相对于铝的电位),所以会在铝表面的阴极区还原析出,这种析出过程称之为二次沉淀。
由于这种二次沉淀行为,使铝在腐蚀介质中又形成新的富Cu阴极相,使上一腐蚀过程重复进行。这一现象对铝的保护来说要尽力避免。但在铝合金表面纹理蚀刻中,晶间腐蚀同样是纹理的又一成因,特别是具有针状晶粒结构的材料对于丝状纹理的形成更为重要.为达到这一目的,可以在腐蚀介质中加人适量的氧化还原电位较正的金属离子或氧化性阴离子,以达到对铝合金表面丝状纹理蚀刻强化的目的。

但这只能对那些具有丝状纹理腐蚀倾向的合金材料才有明显作用。也有资料介绍在有抑制剂的电解质溶液中,通过外加电场的作用对铝合金表面进行丝状纹理蚀刻。
通过有限的试验发现,对于那些不具有丝状纹理腐蚀倾向的合金材料效果并不明显,若要普遍用于批量生产,还有待于进一步研究。
在蚀刻过程中,由于电位差的缘故,有可能是沿晶粒的边界先蚀刻,然后整个晶粒被蚀刻溶解。所以在晶粒尺寸较大的材料上进行纹理蚀刻更容易获得粗糙度高的纹理效果。但过大的晶粒尺寸经蚀刻后将会影响到材料的强度,特别是经较长时间的蚀刻,其影响程度更大。所以在进行纹理蚀刻时,控制蚀刻时间(也即是控制对材料的蚀刻量)是很重要的。
关于铝的应力腐蚀、剥蚀等腐蚀行为,与纹理蚀刻相关性较小,在此不做过多介绍。

总而言之,对于铝合金的化学纹理蚀刻,其实就是对铝合金表面的腐蚀过程。
从以上铝的腐蚀行为来看,铝的基本腐蚀类型主要有:均匀腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、分层腐蚀和腐蚀破裂等。如铝合金某一部分与其他较大部分有电位差,则产生点蚀;如铝合金的晶粒和晶界间存在着电位差,则有晶间腐蚀的倾向;若有应力存在时这种晶间腐蚀就会促进金属的腐蚀破裂。

在这些腐蚀类型中受控点蚀和晶间腐蚀是纹理蚀刻需要的,其余则需力求避免。为达到这一目的,关键是如何控制不同的腐蚀条件和腐蚀环境,以便造成不同的腐蚀倾向,得到不同质地和外观的纹理效果。铝的合金类型多,影响因素多,关系比较复杂,如不同牌号的合金材料,有不同的合金元素组成、晶粒构成、合金成分或杂质在合金表面的分布均匀度。

即便是同一种牌号的合金材料,也可因批次不同、加工方法不同或其他因素的影响,内部存在不同的金相组织。另外,在腐蚀前合金材料的表面状态、加工成形方法以及腐蚀介质在腐蚀过程中成分含量的变化等因素都会影响到纹理的形成与质地。所以要想研究出一种能广泛适用于各种铝合金材料,并能任意控制纹理粗糙度的化学纹理蚀刻液是比较困难的。

在实际应用中,只能通过选择合适的合金材料和与之相适应的纹理蚀刻液;或将材料进行热处理(比如那些条纹腐蚀较严重而又得不到均匀纹理的铝合金材料)消除位错缺陷并控制适当的晶粒尺寸,再选择与之相适应的纹理蚀刻液,才能蚀刻出粗糙度可调、质地均匀的纹理。

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