某廠計量器殼體表面顏色的分析

某廠計量器殼體表面顏色的分析

0檢測金屬酶系統(tǒng)的分析鋁的陽氣氧化是以鋁或鋁為陽氣，以鉛板為陰性，在硫酸、草酸、鉻酸等溶液中蒸發(fā)，并在其表面產(chǎn)生氧化膜層。鋁及鋁合金經(jīng)氧化處理后,其氧化膜具有較好的耐磨、耐蝕、耐侯性。鋁合金陽極化經(jīng)常遇到陽極化零件局部呈現(xiàn)肉眼可見的黑斑或條紋、無氧化膜或膜層輕薄或不完整、氧化膜呈疏松粉化甚至輕觸即落,抗蝕性低劣以及氧化后氧化膜暗淡無光,有時產(chǎn)生點狀腐蝕4種故障。然而計量器殼體鉻酸陽極化之后殼體表面產(chǎn)生明顯的顏色差異且界線明顯卻不多見,因此,分析產(chǎn)生這種故障的原因?qū)︿X合金陽極氧化質(zhì)量有重要的意義。鉻酸陽極化薄膜一般厚度為2～5μm。宜用于精密度要求較高和粗糙度要求嚴(yán)格的零件上。通過對計量器殼體兩顏色差異區(qū)表面、金相組織、化學(xué)成分等分析,并對殼體顏色差異進(jìn)行了故障再現(xiàn)。在以上試驗的基礎(chǔ)上,對產(chǎn)生表面色差的原因進(jìn)行了分析。1試驗結(jié)構(gòu)與分析1.1外觀檢查計量器殼體外觀形貌見圖1,可見表面顏色差異明顯,中間存在一條分界線,分界線一側(cè)為深灰色,另一側(cè)為淺灰色。1.2深灰色區(qū)域試樣表面理化性質(zhì)的變化分別從殼體深灰色區(qū)域和淺灰色區(qū)域各切取一塊試樣,經(jīng)超聲波清洗后放到掃描電鏡下對陽極化表面特征進(jìn)行觀察,深灰色區(qū)域試樣表面由暗灰和灰白兩種顏色組成,兩種顏色基本上各占50%(圖2),高倍形貌見圖3,暗灰為氧化膜的顏色,灰白位于晶界,應(yīng)為金屬相在陽極化后反應(yīng)產(chǎn)物的顏色。淺灰色區(qū)域也由暗灰和灰白色組成(圖4),高倍形貌見圖5,可見氧化膜也呈暗灰色,晶界存在金屬相,呈灰白色。1.3殼內(nèi)極限化從計量器殼體切取試樣去掉氧化膜之后重新鉻酸陽極化,發(fā)現(xiàn)殼體仍然出現(xiàn)2個色差區(qū)域,一側(cè)為淺灰色,另一側(cè)為深灰色。從試驗前后的對比可排除是陽極化工藝流程導(dǎo)致的顏色差異。1.4深灰色區(qū)域試樣氧化程度的變化從計量器殼體深灰色區(qū)域和淺灰色區(qū)域切取試樣進(jìn)行能譜分析。分別對圖3和圖5中的灰白色進(jìn)行能譜分析,結(jié)果見表1,可見深灰色區(qū)域試樣O和Al的含量與淺灰色區(qū)域試樣存在明顯差異,即氧化程度不同,淺灰色區(qū)域試樣Si的含量高于深灰色區(qū)域試樣。對圖3和圖5的暗灰色進(jìn)行能譜分析,結(jié)果見表2,可見深灰色區(qū)域試樣O和Al的含量與淺灰色區(qū)域試樣存在差異,進(jìn)一步表明了2區(qū)域的氧化程度不同。1.5分析的弱化分別從淺灰色區(qū)域和深灰色區(qū)域?qū)?yīng)的基體取化學(xué)試樣(粉末狀)進(jìn)行化學(xué)成分分析,結(jié)果見表3,可見兩顏色差異區(qū)域基本一致。1.6深顏色區(qū)域表面微觀結(jié)構(gòu)對計量器殼體深顏色區(qū)域平面和淺顏色區(qū)域平面以及兩區(qū)域交界地進(jìn)行金相檢查,可見淺顏色區(qū)域平面存在枝晶形態(tài)(圖6)。從兩區(qū)域的交界處可見部分區(qū)域存在枝晶形態(tài)(圖7)。而深顏色區(qū)域平面未見枝晶形態(tài)(圖8)。從計量器殼體上切取試樣,對表面進(jìn)行磨拋后放到金相顯微鏡下觀察,可見表面的深灰色區(qū)域相的含量明顯多于淺灰色區(qū)域(圖9、圖10)。將基體試樣經(jīng)5%氫氟酸溶液腐蝕后進(jìn)行觀察。對應(yīng)深灰色區(qū)域金相組織為共晶硅呈不規(guī)則顆粒狀和短條狀與α固溶體構(gòu)成(α+Si)共晶體,分布于枝晶間,組織未見異常。對應(yīng)淺灰色區(qū)域金相組織也為共晶硅呈不規(guī)則顆粒狀和短條狀與α固溶體構(gòu)成(α+Si)共晶體,分布于枝晶間組織,與深灰色區(qū)域組織基本一致,未見氣孔、夾雜等組織缺陷。2暗灰色的氧化特性計量器殼體表面同時存在深灰色和淺灰色2種顏色,對于殼體呈現(xiàn)深灰色區(qū)域和淺灰色區(qū)域是因為呈現(xiàn)暗灰和灰白兩種顏色在兩個區(qū)域所占的比例不同造成的。對深灰色和淺灰色區(qū)域的組織觀察可見,深灰色區(qū)域金屬相的含量要高于淺灰色區(qū)域,這就使得經(jīng)過鉻酸陽極化之后暗灰和灰白兩種顏色在深灰色區(qū)域和淺灰色區(qū)域所占的比例不同。從電鏡下可觀察到暗灰色和灰白色兩種顏色。暗灰色為氧化膜的顏色,灰白色應(yīng)為金屬相經(jīng)過陽極化后的反應(yīng)產(chǎn)物的顏色。鋁合金進(jìn)行陽極化處理后,偶爾會呈現(xiàn)肉眼可見的顏色差異,一般與鋁合金的成分、組織及相的均勻性等有關(guān),或者與電解液中所溶解的某些金屬離子或懸浮雜質(zhì)等有關(guān),鋁合金的化學(xué)成分、組織和金屬相的均勻性會影響氧化膜的形成和性能。純鋁或鋁鎂合金的氧化膜容易生成,膜的質(zhì)量也較佳。而鋁硅合金或含銅量較高的鋁合金,氧化膜則較難生成,且生成的膜發(fā)暗、發(fā)灰,光澤性差。從故障再現(xiàn)的結(jié)果可排除電解液的因素,從鋁合金的化學(xué)成分來看,兩區(qū)域基本一致。而從兩區(qū)域表面的相分布可見深灰色區(qū)域表面金屬相含量要多于淺灰色區(qū)域。表面產(chǎn)生的相的不均勻會導(dǎo)致組織的不均勻,則易產(chǎn)生選擇性氧化或選擇性溶解。從能譜分析結(jié)果也可知深灰色區(qū)域和淺灰色區(qū)域的表面氧化程度不一致。從計量器殼體深灰色和淺灰色區(qū)域低倍組織可見,深灰色區(qū)域低倍組織存在枝晶形態(tài),而淺灰色區(qū)域未見枝晶形態(tài)。因此,可推斷為相的不均勻性和枝晶形態(tài)導(dǎo)致的顏色差異。材料的基體組織為共晶硅呈不規(guī)則顆粒狀和短條狀與α固溶體構(gòu)成(α+Si)共晶體