7A04铝合金壳体阳极氧化表面黑斑成因分析

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1、制造技术唧究航天制造技术粉研究7A04铝合金壳体阳极氧化表面黑斑成因分析张涛马彦东凌翎郭俐颜明礼(首都航天机械公司，北京100076)摘要：7A04壳体零件表面阳极氧化处理后，模锻表面存在黑斑现象。本文采用S-3700N扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等对表面黑斑进行成因分析。结果表明：模锻表面粗糙，存在大量凹坑，模锻过程中的润滑剂或氧化皮等外来物残留于凹坑处，影响阳极氧化膜层的生成而形成表面黑斑；黑斑底部阳极氧化膜层均连续，厚度比正常区域薄，仍可以起到一定的防护作用。在系统分析基础上，提出通过严格控制表面质量和模锻工艺，可以避免此类问题的产生。关键词：阳极氧

2、化；黑斑；表面凹坑；外来物CausesfortheBlackFlecksinSurfaceof7A04AluminumAlloysShellafterAnodicOxidationZhangTaoMaYandongLingGuoLiYanMingli(CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：Theblackfleckswerepresentindie—forgingsufaceof7A04aluminumalloysshellafteranodicoxidation．InthisPaper，mecaus

3、esfortheblackfleckswereanalyzedbymeansofSEMandEDS．Theresultsshowthatthedie—forgingsufacewasroughandwithlotsofpits．11leblackflecksresultedfromforeignobjectssuchaslubricantandoxidescaleresiduinginsurfacepits．whichaffectedtheanodizingformindieforgingprocess．Theoxidefilmatthebottomofblackfleck

4、swascontinualbutthinnerthannormal，stillplayingsomeprotection．Onthebaseofsystemicanalysis，thematterCanbeavoidedbycontrolingthesurfacequalityanddieforgingprocessseriously．Keywords：anodicoxidation；blackflecks：surfacepits；foreignobjects1引言铝合金零件在成型后，为防止零件表面发生腐蚀，提高表面耐蚀性和外观质量，一般须对其进行表面处理。阳极氧化、电镀或

5、化学镀和有机聚合物涂层是常用的表面保护手段，其中应用最广泛的是阳极氧化处理，即通过在铝合金表面发生电化学反应，生成硬度高、耐蚀性和耐磨性良好的阳极氧化膜，从而使铝合金表面获得良好的保护和外观质量[11。7A04壳体零件由模锻成型，采用机加工车制各接口处螺纹，零件成品后进行表面酸洗和阳极氧化保护处理。生产车间在对零件进行表面检查时发现，大约近30％的零件其模锻表面阳极氧化后存在不同程度的黑斑现象。为彻底查明表面黑斑的形成原因，尤其是弄清黑斑底部阳极氧化膜层的生成情况，以及黑斑的存在对零件性能的影响，本文选取两典型黑斑壳体，分别编号为14壳体和2#壳体，通过宏微观检查、扫描电子

6、显微镜观察、X射线能谱成分分析等技术，对表面黑斑成因进行系统分析。作者简介：张涛(1980--)，工程师，材料科学与工程专业；研究方向：航天机械产品失效分析与预防。收稿日期：2010-OI-27兰兰苎：：耋：：：：：：：!!：竺2试验结果21宏观观察目视观察。1。、2’壳体原始模锻表面均较粗糙．见图J、图2。图I为l。壳体黑斑形貌，壳体表面相邻位置有阿个近阿形黑斑．黑斑周围可见明显的液体干涸痕迹；图2为2。壳体黑斑形貌，黑斑呈长条凹坑状．与周围分界明显。囤22+壳体表面黑斑22微观检查扫描电镜下的1’、r壳体表面黑斑形貌．见脚3、闭4al。黑斑处存在明显放电现象．黑斑底部附

7、着大量絮状堆积物：2’黑斑为一长条状凹坑，凹坑底部可见人量颗粒物。沿壳体黑斑处剖切，磨制高倍试样进行检查，结果见图5～图7。1‘壳体黑斑处有许多圆形小P1坑，凹坑深约0l叫．底部附着堆积物；2。壳体黑斑处凹坑深约(14mm．底部存在大量颗粒物．超声波清洗后．颗粒物明显脱落．1’、2-壳体表面黑斑底郎阳极氧化膜层均连续．厚度约为5Ⅱm．比正常表面阳极氧圈31．表面黑斑彤貌圈7正常表面阳极氧化膜层彤貌23能谱分析对l’、r壳体黑斑区和正常表面阳极氧化膜层分别进行x射线能谱成分分析，结果见表1，正常表面用极氧化膜层主要含