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鋁合金蝕刻加工工藝之晶間腐蝕介紹

來(lái)源:發(fā)布時(shí)間:2020-08-27 11:32:00點(diǎn)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(diǎn)蝕一樣,也是一種常見(jiàn)的腐蝕現象.這種腐蝕是沿著(zhù)晶界或者在其近旁發(fā)生,所以稱(chēng)之為晶間腐蝕。關(guān)于晶間腐蝕的成因,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(shí)效脫溶之后,晶界有一條無(wú)沉淀帶,含Cu較少,電位較負,構成陽(yáng)極相。晶粒內含Cu較高,電位較正,構成了陰極相。

在腐蝕過(guò)程中,電位較負的貧Cu區將被優(yōu)先腐蝕,并隨著(zhù)鋁的溶解,晶粒中孤立的Cu也隨之進(jìn)人溶液,尤其是陰極相中鋁的溶解使Cu直接進(jìn)人溶液,生成Cu2+。由于Cue+的氧化還原電位很正(相對于鋁的電位),所以會(huì )在鋁表面的陰極區還原析出,這種析出過(guò)程稱(chēng)之為二次沉淀。
由于這種二次沉淀行為,使鋁在腐蝕介質(zhì)中又形成新的富Cu陰極相,使上一腐蝕過(guò)程重復進(jìn)行。這一現象對鋁的保護來(lái)說(shuō)要盡力避免。但在鋁合金表面紋理蝕刻中,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于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(zhì)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,以達到對鋁合金表面絲狀紋理蝕刻強化的目的。

但這只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制劑的電解質(zhì)溶液中,通過(guò)外加電場(chǎng)的作用對鋁合金表面進(jìn)行絲狀紋理蝕刻。
通過(guò)有限的試驗發(fā)現,對于那些不具有絲狀紋理腐蝕傾向的合金材料效果并不明顯,若要普遍用于批量生產(chǎn),還有待于進(jìn)一步研究。
在蝕刻過(guò)程中,由于電位差的緣故,有可能是沿晶粒的邊界先蝕刻,然后整個(gè)晶粒被蝕刻溶解。所以在晶粒尺寸較大的材料上進(jìn)行紋理蝕刻更容易獲得粗糙度高的紋理效果。但過(guò)大的晶粒尺寸經(jīng)蝕刻后將會(huì )影響到材料的強度,特別是經(jīng)較長(cháng)時(shí)間的蝕刻,其影響程度更大。所以在進(jìn)行紋理蝕刻時(shí),控制蝕刻時(shí)間(也即是控制對材料的蝕刻量)是很重要的。
關(guān)于鋁的應力腐蝕、剝蝕等腐蝕行為,與紋理蝕刻相關(guān)性較小,在此不做過(guò)多介紹。

總而言之,對于鋁合金的化學(xué)紋理蝕刻,其實(shí)就是對鋁合金表面的腐蝕過(guò)程。
從以上鋁的腐蝕行為來(lái)看,鋁的基本腐蝕類(lèi)型主要有:均勻腐蝕、點(diǎn)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(chǎn)生點(diǎn)蝕;如鋁合金的晶粒和晶界間存在著(zhù)電位差,則有晶間腐蝕的傾向;若有應力存在時(shí)這種晶間腐蝕就會(huì )促進(jìn)金屬的腐蝕破裂。

在這些腐蝕類(lèi)型中受控點(diǎn)蝕和晶間腐蝕是紋理蝕刻需要的,其余則需力求避免。為達到這一目的,關(guān)鍵是如何控制不同的腐蝕條件和腐蝕環(huán)境,以便造成不同的腐蝕傾向,得到不同質(zhì)地和外觀(guān)的紋理效果。鋁的合金類(lèi)型多,影響因素多,關(guān)系比較復雜,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(zhì)在合金表面的分布均勻度。

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面狀態(tài)、加工成形方法以及腐蝕介質(zhì)在腐蝕過(guò)程中成分含量的變化等因素都會(huì )影響到紋理的形成與質(zhì)地。所以要想研究出一種能廣泛適用于各種鋁合金材料,并能任意控制紋理粗糙度的化學(xué)紋理蝕刻液是比較困難的。

在實(shí)際應用中,只能通過(guò)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(jìn)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)消除位錯缺陷并控制適當的晶粒尺寸,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(zhì)地均勻的紋理。

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