鋁合金陽極氧化膜的裂紋的產(chǎn)生與預(yù)防

1、鋁與陽極氧化膜的線脹系數(shù)差異

鋁的陽極氧化膜和基體鋁在受熱時線脹系數(shù)大約相差5倍。鋁受熱膨脹時，在鋁原位生長的陽極氧化膜受到了強烈的拉應(yīng)力，從而被脹大的鋁給拉開。陽極氧化膜越硬或者越厚，受熱開裂風(fēng)險越高。根據(jù)實踐，普通硫酸陽極氧化膜在8μm以下時，經(jīng)過中高溫?zé)o鎳封閉，最多能夠承受250℃高溫烘烤不開裂。當(dāng)厚度超過8μm時，基本上不能避免烘烤開裂。同時，在試驗中也發(fā)現(xiàn)，如果封閉效果越好，開裂的可能性越高。

解決方案：提高陽極氧化膜的線脹系數(shù)。

①改善合金中第二相的分布，從而阻止裂紋在陽極氧化膜和第二相的界面延伸移動，進(jìn)而能夠減少裂紋的發(fā)生。

②賦予鋁表面一定的粗糙度，誘導(dǎo)陽極氧化膜產(chǎn)生局部的細(xì)微裂紋，釋放應(yīng)力，從而減少較大裂紋的產(chǎn)生。

③形成孔隙率較大的陽極氧化膜，通過交流氧化、溶解度大的陽極氧化溶液進(jìn)行鋁陽極氧化處理，或者通過向氧化槽內(nèi)添加某些化學(xué)品，改善了陽極氧化膜孔的性質(zhì)（通常使得膜孔增大、氧化膜硬度下降），從而減少裂紋的產(chǎn)生。

④利用放射狀微孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化膜，通過鉻酸陽極氧化后氧化膜較為柔軟，線脹系數(shù)顯著增加，能夠在一定程度避免氧化膜開裂。

2、陽極氧化過程中氧化膜產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力

通常，陽極氧化膜在生長的過程中，由于體積增大，氧化膜內(nèi)整體是受壓應(yīng)力，并有阻止氧化膜開裂的傾向。但是，隨著氧化膜增厚、電流密度升高，內(nèi)應(yīng)力向著拉應(yīng)力方向移動。某些場合下，硬質(zhì)陽極氧化利用了這個特性，故意在氧化中產(chǎn)生比較均勻、遍布表面的裂紋，這些裂紋，在后面使用環(huán)境中能夠吸納更多的潤滑脂，從而減輕氧化膜的磨耗。

解決方案：控制陽極氧化膜的內(nèi)應(yīng)力。陽極氧化膜存在殘余壓應(yīng)力時較難開裂。為此，降低電流密度、提高氧化溫度、減少氧化時間對預(yù)防氧化膜開裂是有利的。

3、突出部位的陽極氧化膜生長

陽極氧化膜在生長的過程中，體積是逐漸膨大的，這也是鋁材料突出部位能夠形成完整氧化膜的原因。但是，如果突出部位曲率太小了（突出部位太尖了），在生成較厚的氧化膜時，向外膨脹的氧化膜不能夠充分覆蓋鋁表面，從而形成了由表面到鋁基體的裂紋。

解決方案：給尖角倒圓角，生成大曲率的陽極氧化膜。

4、因封閉選擇不當(dāng)而產(chǎn)生的裂紋。對于要在室外經(jīng)歷長時間曝曬的鋁材來說，選用常溫鎳型封閉劑顯然是不合適的。有報道，氟化鎳型封閉劑在強烈陽光或高溫曝露下比沸水封閉更容易發(fā)生微裂紋，因此建筑用鋁型材這類的自然要避免使用冷封閉。

解決方案：需要曝曬的鋁合金最佳的封閉方案優(yōu)先是無鎳中高溫封閉，其次可選鎳型中高溫封閉和沸水封閉。

在實踐中，陽極氧化膜也會因為鋸切、彎折、沖擊等等，氧化膜受外力破裂，因此陽極氧化膜開裂幾乎是不可能完全避免的，對于所有條件，徹底防止裂紋的方法是沒有的，但是根據(jù)鋁材的使用條件能夠允許裂紋存在的防治方法也不少，所以有必要考慮鋁制品的用途和使用條件，在有限條件下盡量降低開裂傾向和防止有較大危害的裂紋產(chǎn)生。