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      點蝕半徑和點蝕深度對表面紋理狀態的影響

      文章出處:未知  責任編輯:admin  人氣:   發表時間:2019-06-15  【
      點蝕半徑和點蝕深度對表面紋理狀態的影響
       
      在單位面積上點蝕半徑越小、點蝕數量越多,最終形成的紋理效果就越均勻細膩。點蝕的深度越大,最終形成的紋理粗糙度Ra就越大。對于不同的紋理要求,對點蝕的深度和點蝕半徑都有不同要求。如用于激光打印機/復印機/傳真機的硒鼓、鋁合金管的表面粗糙化處理,要求密集而尖細的表面紋理效果,同時還要求有大的粗糙度,即是有較大的R:值。這種紋理效果就需要鋁合金表面的點蝕半徑小且點蝕深度大,才能達到這一特殊要求。從點蝕的形成來看,點蝕半徑越小,點蝕就越容易被鈍化修復而“死亡”,要想點蝕深度大就需要有較大的點蝕半徑,但對于特殊功能用途的紋理效果,粗大的紋理顆粒意味著產品功能的損失。在這種情況下就需要對蝕刻溶液進行調配,并對酸度及鹵素離子進行選擇和搭配。選擇低酸性和低C1一的配方組合就容易滿足這一功能性要求,同時選擇合適的鋁合金材料也很重要。對于某些低粗糙度要求的裝飾用鋁合金工件,同樣也可采用這種方案調配。
      對于另一些粗糙度要求較大、顆粒較粗的紋理效果,就要求點蝕半徑大一些、點蝕深度小一些。點蝕深度小主要是為了保證對鋁合金的蝕刻量減少,防止因過腐蝕使工件尺寸變化太大造成報損。同樣從點蝕的形成來看,點蝕半徑越大,蝕點深度就越大,深而大的點蝕效果并不能產生美麗的外觀,相反給人以毛糙的感覺。這可以通過提高酸的濃度及鹵素離子的組合來滿足這一要求,合適的鋁合金材料選擇也同樣重要。只有材料和蝕刻液搭配合理,通過蝕刻后的鋁合金表面經增光后才能得到美麗的紋理效果。
      關于點蝕半徑和點蝕深度對紋理效果的影響,不管是小的點蝕半徑和深的點蝕還是大的點蝕半徑和淺的點蝕,都需要蝕刻液和鋁合金材料的配合。不同型號的合金材料在同一蝕刻液中會有不同的紋理效果,同樣,不同的蝕刻液對同一型號的合金材料也會產生不同的紋理效果。所以在進行紋理蝕刻時,對各種型號鋁合金的腐蝕行為應有盡量多的了解和研究,這樣才能調配出所需要的紋理蝕刻溶液,以滿足不同的要求。
       
      晶間腐蝕
      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,在時效脫溶之后,晶界有一條無沉淀帶,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,并隨著鋁的溶解,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+。由于Cue+的氧化還原電位很正(相對于鋁的電位),所以會在鋁表面的陰極區還原析出,這種析出過程稱之為二次沉淀。
      由于這種二次沉淀行為,使鋁在腐蝕介質中又形成新的富Cu陰極相,使上一腐蝕過程重復進行。這一現象對鋁的保護來說要盡力避免。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溶液中,通過外加電場的作用對鋁合金表面進行絲狀紋理蝕刻。通過有限的試驗發現,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,還有待于進一步研究。
      在蝕刻過程中,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后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,控制蝕刻時間(也即是控制對材料的蝕刻量)是很重要的。
      關于鋁的應力腐蝕、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,對于鋁合金的化學紋蓬二蝕刻,其實就是對鋁合金表面的腐蝕過程。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,其余則需力求避免。為達到這一目的,關鍵是如何控制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、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于各種鋁合金材料,并能任意控制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,只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、質地均勻的紋理。

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