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铝在地球上存在的比率仅次于氧、硅,是占第3位的元素,铝的比重小于铁和铜,是适合于轻型零件的最佳材料。铝及其合金材料由于其高的强度/重量比,易成型加工以及导电、导热性能优良、塑性好,抗大气腐蚀能力强等优异的物理、化学性能,成为目前工业中使用量仅次于钢铁的第二大类金属材料,从而在轻工、建材、航天、电子等领域得到非常广泛的应用。铝合金材料硬度低、耐磨性差也使其常发生腐蚀破损。因此铝合金在使用前往往须经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性,减少腐蚀,延长使用寿命。
在航空公司生产的产品中大量采用铝合金材料,主要采用阳极氧化的表面处理方法来增加零件的耐腐蚀性、耐磨性、表面硬度等。在正常情况下,阳极氧化后的零件表面色泽应均匀一致,但在实际阳极氧化表面处理过程中常会在零件表面发现有色泽不均匀及局部发黑现象,对于这一现象,目前在国内外的文献中还未见到有系统的解释及处理方法。
本文对LC4CS铝合金(挤压棒材)、LC9CGS3铝合金(锻件)、LY12CZ铝合金(板材)等铝合金阳极氧化膜发黑原因进行了系统的研究。在对这些材料的零件进行了一系列的金相分析、组织对比、化学成份分析、微区成份分析、扫描电镜分析及相应的正常件与故障件的对比分析之后,掌握了这几种材料零件的故障产生原因及其发黑的变化规律,发现这三种材料零件发黑的主要原因是由于在零件的内部显微组织中残留有大量的弥散析出相,由于这些析出相的存在导致零件在阳极氧化过程中破坏了阳极氧化膜的完整结构,形成氧化膜层中的夹杂与空洞,从而使阳极氧化膜呈现黑色。通过对LC4CS铝合金挤压棒材、LC9CGS3铝合金锻件、LY12CZ铝合金板材等的发黑故障件退去氧化膜后再次重新热处理即可以解决阳极氧化膜发黑的故障。并通过系列的工艺试验,确定了在实际生产中的热处理工艺,现已成功地运用于零件的制造;通过这一系列的工作,对实际生产中的故障件的后续处理确立了理论的依据,同时也可以通过工艺的控制来防止发黑故障的再次发生。