某厂计量器壳体表面颜色的分析

某厂计量器壳体表面颜色的分析

0检测金属酶系统的分析铝的阳气氧化是以铝或铝为阳气，以铅板为阴性，在硫酸、草酸、铬酸等溶液中蒸发，并在其表面产生氧化膜层。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。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。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深灰色区域试样表面理化性质的变化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壳内极限化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深灰色区域试样氧化程度的变化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分析的弱化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。1.6深颜色区域表面微观结构对计量器壳体深颜色区域平面和浅颜色区域平面以及两区域交界地进行金相检查,可见浅颜色区域平面存在枝晶形态(图6)。从两区域的交界处可见部分区域存在枝晶形态(图7)。而深颜色区域平面未见枝晶形态(图8)。从计量器壳体上切取试样,对表面进行磨抛后放到金相显微镜下观察,可见表面的深灰色区域相的含量明显多于浅灰色区域(图9、图10)。将基体试样经5%氢氟酸溶液腐蚀后进行观察。对应深灰色区域金相组织为共晶硅呈不规则颗粒状和短条状与α固溶体构成(α+Si)共晶体,分布于枝晶间,组织未见异常。对应浅灰色区域金相组织也为共晶硅呈不规则颗粒状和短条状与α固溶体构成(α+Si)共晶体,分布于枝晶间组织,与深灰色区域组织基本一致,未见气孔、夹杂等组织缺陷。2暗灰色的氧化特性计量器壳体表面同时存在深灰色和浅灰色2种颜色,对于壳体呈现深灰色区域和浅灰色区域是因为呈现暗灰和灰白两种颜色在两个区域所占的比例不同造成的。对深灰色和浅灰色区域的组织观察可见,深灰色区域金属相的含量要高于浅灰色区域,这就使得经过铬酸阳极化之后暗灰和灰白两种颜色在深灰色区域和浅灰色区域所占的比例不同。从电镜下可观察到暗灰色和灰白色两种颜色。暗灰色为氧化膜的颜色,灰白色应为金属相经过阳极化后的反应产物的颜色。铝合金进行阳极化处理后,偶尔会呈现肉眼可见的颜色差异,一般与铝合金的成分、组织及相的均匀性等有关,或者与电解液中所溶解的某些金属离子或悬浮杂质等有关,铝合金的化学成分、组织和金属相的均匀性会影响氧化膜的形成和性能。纯铝或铝镁合金的氧化膜容易生成,膜的质量也较佳。而铝硅合金或含铜量较高的铝合金,氧化膜则较难生成,且生成的膜发暗、发灰,光泽性差。从故障再现的结果可排除电解液的因素,从铝合金的化学成分来看,两区域基本一致。而从两区域表面的相分布可见深灰色区域表面金属相含量要多于浅灰色区域。表面产生的相的不均匀会导致组织的不均匀,则易产生选择性氧化或选择性溶解。从能谱分析结果也可知深灰色区域和浅灰色区域的表面氧化程度不一致。从计量器壳体深灰色和浅灰色区域低倍组织可见,深灰色区域低倍组织存在枝晶形态,而浅灰色区域未见枝晶形态。因此,可推断为相的不均匀性和枝晶形态导致的颜色差异。材料的基体组织为共晶硅呈不规则颗粒状和短条状与α固溶体构成(α+Si)共晶体