计量器壳体铬酸阳极化表面色差原因分析

　　0　引言

　　铝的阳极氧化是以铝或铝合金作阳极,以铅板作阴极在硫酸、草酸、铬酸等水溶液中电解,使其表面生成氧化膜层[1-3]。铝及铝合金经氧化处理后,其氧化膜具有较好的耐磨、耐蚀、耐侯性。铝合金阳极化经常遇到阳极化零件局部呈现肉眼可见的黑斑或条纹、无氧化膜或膜层轻薄或不完整、氧化膜呈疏松粉化甚至轻触即落,抗蚀性低劣以及氧化后氧化膜暗淡无光,有时产生点状腐蚀4种故障[4]。然而计量器壳体铬酸阳极化之后壳体表面产生明显的颜色差异且界线明显却不多见,因此,分析产生这种故障的原因对铝合金阳极氧化质量有重要的意义。铬酸阳极化薄膜一般厚度为2~5μm。宜用于精密度要求较高和粗糙度要求严格的零件上[5]。

　　通过对计量器壳体两颜色差异区表面、金相组织、化学成分等分析,并对壳体颜色差异进行了故障再现。在以上试验的基础上,对产生表面色差的原因进行了分析。

　　1　试验结构与分析

　　1.1　外观检查

　　计量器壳体外观形貌见图1,可见表面颜色差异明显,中间存在一条分界线,分界线一侧为深灰色,另一侧为浅灰色。

　　1.2　微观检查

　　分别从壳体深灰色区域和浅灰色区域各切取一块试样,经超声波清洗后放到扫描电镜下对阳极化表面特征进行观察,深灰色区域试样表面由暗灰和灰白两种颜色组成,两种颜色基本上各占50% (图2),高倍形貌见图3,暗灰为氧化膜的颜色,灰白位于晶界,应为金属相在阳极化后反应产物的颜色。浅灰色区域也由暗灰和灰白色组成(图4),高倍形貌见图5,可见氧化膜也呈暗灰色,晶界存在金属相,呈灰白色。

　　1.3　故障再现

　　从计量器壳体切取试样去掉氧化膜之后重新铬酸阳极化,发现壳体仍然出现2个色差区域,一侧为浅灰色,另一侧为深灰色。从试验前后的对比可排除是阳极化工艺流程导致的颜色差异。

　　1.4　能谱分析

　　从计量器壳体深灰色区域和浅灰色区域切取试样进行能谱分析。

　　分别对图3和图5中的灰白色进行能谱分析,结果见表1,可见深灰色区域试样O和Al的含量与浅灰色区域试样存在明显差异,即氧化程度不同,浅灰色区域试样Si的含量高于深灰色区域试样。

　　对图3和图5的暗灰色进行能谱分析,结果见表2,可见深灰色区域试样O和Al的含量与浅灰色区域试样存在差异,进一步表明了2区域的氧化程度不同。

　　1.5　化学成分分析

　　分别从浅灰色区域和深灰色区域对应的基体取化学试样(粉末状)进行化学成分分析,结果见表3,可见两颜色差异区域基本一致。