介绍三种铝型材氧化膜开裂的检测方法

1.前言

本文介绍氧化膜开裂的三种检测方法：直接目视法、手电筒辅助目视法和硫酸铜溶液显色法，并叙述三种方法的检测要点和应用范围。

    根据GB5237.2标准修订的试验项目《磷酸溶液测试铝及铝合金阳极氧化膜封孔质量—电动势法》，用北京有色院生产的耐蚀仪对氧化膜进行耐蚀性能试验提出建议。

2.氧化膜开裂的三种检测方法简述

2.1直接目视法是通过肉眼直接观察氧化膜是否出现裂纹，见下图。

检查的要点是在非直射光线下，顺着光观察氧化膜，距离为20厘米左右，角度为20度左右。建议尽可能旋转试样从多个角度进行观察，以避免对不明显裂纹的漏判。

图为：肉眼直接观察氧化膜是否出现裂纹的方法

2.2手电筒辅助目视法是借助LED手电筒从不同方向照射氧化膜，角度为20度左右。以光线入射方向与氧化膜裂纹方向垂直时最为清晰。见下图

图为：手电筒辅助目视法检查铝材氧化膜

2.3硫酸铜溶液显色法是按GBT12967.5-2013《铝及铝合金阳极氧化膜检测方法第5部分：用变形法评定阳极氧化膜的抗破裂性》，用CuSO4?5H2O 20克、HCl ρ=1.18g/ml  20ml(均为分析纯)，定容于1000ml容量瓶中，摇匀。将氧化膜浸泡5分钟，如有裂纹则在氧化膜表面显现棕色纹路。见下图

图为：变形法评定铝材阳极氧化膜的抗破裂性

 

3.三种方法的应用范围

3.1直接目视法受人眼的视力、现场型材的放置及角度的影响，不易观察出氧化膜裂纹，不是一种很准确的方法，容易产生漏判。

3.2手电筒辅助目视法可以方便、快捷、准确地判定是否产生氧化膜裂纹，便于现场环境下检查，是三种方法中予以推荐的方法。

3.3硫酸铜显色法是实验室条件下的一种检查方法，对于产生细小裂纹有较好的检查效果。

4.应用

4.1我司在GB5237.2标准修订过程中承担了《磷酸溶液测试铝及铝合金阳极氧化膜封孔质量——电动势法》试验项目，试验目的是通过硝酸预浸磷铬酸法与电动势法的试验结果对比，探讨电动势法替代硝酸预浸磷铬酸法的可行性。

试验原理是用电动势法检验阳极氧化膜的封孔质量：采用北京有色金属研究总院研制的耐蚀性试验仪，将试板预热至规定温度(80℃、70℃、60℃)，倒入一定浓度的磷酸溶液，开始计时，至试板与金属容器之间产生大于1mV的电动势时，停止计时，将该持续时间作为阳极氧化膜封孔质量的评定结果。

在试验过程中，我司先选用80℃的温度，试验数据很不稳定，出现了相同的型材的相同面第一个点96.5秒，第二个点就只有2秒的现象，从目视观察就可以发现其表面出现明显的氧化膜裂纹。在第二个点时因氧化膜已开裂，在很短时间内就将氧化膜腐蚀穿，达到1mV。在复查已试验完的试样，多数已有氧化膜裂纹。

 

4.2既然氧化膜受热会产生裂纹影响试验结果，需选择适当的试验温度才能达到试验数据的具有重现性和稳定性。故首先要了解氧化膜在受热情况下开裂的基本性能指标，根据我司参加的《铝型材阳极氧化膜耐高温试验》的数据如下表：

试验是氧化型材在每个温度下保温30分钟后用手电筒辅助目视法检查，上述型材的封孔工艺为室温封孔及60℃中温封孔。
从上表可以看出，氧化膜的热裂性能不好，受热后易产生开裂现象，并且随着膜厚的增加性能呈不断下降趋势。所以试验时的温度不能一概而论，需针对每种不同膜厚的氧化膜的选用不同的试验温度。AA10的膜厚一般在60℃时不会开裂，AA15的膜厚一般在55℃时不会开裂，AA20的膜厚一般在55℃时会开裂。

5.结论及建议

本文介绍三种铝型材氧化膜开裂的检测方法：直接目视法、手电筒辅助目视法和硫酸铜溶液显色法并对《磷酸溶液测试铝及铝合金阳极氧化膜封孔质量——电动势法》试验项目提出建议。

5.1手电筒辅助目视法是一种检查氧化膜是否产生裂纹的较好方法。

5.2在《磷酸溶液测试铝及铝合金阳极氧化膜封孔质量——电动势法》试验中对试验温度的选择应选择较低温度，并对不同膜厚的氧化膜选用不同的试验温度。在试验前后均需检查氧化膜表面，确定其是否开裂，如果有开裂现象则该个试验结果无效。

5.3目前对氧化膜的耐高温性能还没有具体的规定，希望能在行业内加强此项目的研究，给出具体指标。