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        5052鋁合金陽極氧化黃藍(lán)色差相關(guān)性研究

        2019-11-12 05:32:56沈建國許澤輝陳登斌
        鋁加工 2019年5期
        關(guān)鍵詞:工藝影響

        沈建國,孔 軍,,許澤輝,陳登斌

        (1.浙江省永杰鋁合金新材料研究院,杭州311222;2.浙江永杰鋁業(yè)有限公司,杭州311222)

        0 前言

        5系鋁合金因其具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、陽極氧化外觀好等特點(diǎn),在手機(jī)、筆記本、平板電腦等3C電子產(chǎn)品領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用[1]。隨著鋁合金外殼在中低端電子產(chǎn)品的普及,成本成為鋁合金外殼重要考慮因素。因此鋁合金外殼加工工藝由原來的擠壓鋁排+大量CNC加工+陽極氧化逐漸向軋制鋁帶材+沖壓+少量CNC加工+陽極氧化轉(zhuǎn)變[2]。由此造成鋁合金帶材在近兩年的用量大幅上升,3C氧化料也成為各鋁板帶生產(chǎn)廠家重點(diǎn)開發(fā)的產(chǎn)品之一。而下游廠家從風(fēng)險(xiǎn)防控的角度出發(fā),其供應(yīng)商往往是兩家乃至數(shù)家,氧化料混料生產(chǎn)已成為常態(tài)。在混料生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn),不同供應(yīng)商、同一供應(yīng)商不同批次、同一批次不同時(shí)間段本色氧化后均存在黃藍(lán)色差問題[3]。本文擬通過對本色氧化后黃藍(lán)色差的相關(guān)性研究,為解決黃藍(lán)色差問題提供思路及方向。

        1 試驗(yàn)材料與方法

        試驗(yàn)材料為0.5mm厚5052鋁合金帶材,其化學(xué)成分按《GB/T 3190-2008變形鋁及鋁合金化學(xué)成分》控制。本文研究所用5052鋁合金帶材為熱軋法生產(chǎn)的5mm厚熱軋卷經(jīng)冷軋-中間退火-冷軋-穩(wěn)定化退火-分條而得。

        陽極氧化工藝流程為脫脂-清洗-化拋-清洗-陽極氧化-水合封孔[4-5]。其中,化拋采用三酸化拋,化拋液為磷酸78%、硝酸8%、硫酸14%(均為體積分?jǐn)?shù),下同)。陽極氧化電解液采用8%~12%硫酸。

        采用KSJ MG268-F2型光澤度計(jì)并以Gs(60°)來表征材料表面的光澤度。采用彩譜公司生產(chǎn)的CS-286型分光色差儀的b值來表征材料的黃藍(lán)色差。采用TIME 2510型覆層測厚儀檢測氧化膜厚度。

        2 試驗(yàn)結(jié)果

        2.1 化拋溫度

        為研究化拋溫度與b值的相關(guān)性,固定化拋時(shí)間為9s,電解液為11%硫酸,氧化時(shí)間25min,結(jié)果如表1所示。從表中可以看出,隨化拋溫度從60℃增加到100℃,化拋后光澤度從128逐漸增加到173,氧化后b值從1.01下降到0.49,而膜厚無明顯區(qū)別。此外從表1中還可以看出,在膜厚無明顯區(qū)別的前提下,氧化后光澤度越高,氧化后b值越小,即在膜厚一定的條件下氧化后光澤度與氧化后b值呈負(fù)相關(guān)性。同時(shí),氧化后的光澤度與化拋后的光澤度存在一定的正相關(guān)性。

        表1 化拋溫度對陽極氧化后b值的影響

        2.2 化拋時(shí)間

        固定化拋溫度為100℃,電解液為11%硫酸,氧化時(shí)間25min,考察3s、6s、9s、12s、15s不同化拋時(shí)間對陽極氧化后b值的影響,結(jié)果如表2所示。從表2中可以看出,在化拋溫度一定的條件下,隨化拋時(shí)間的增加,化拋后光澤度越大,即在一定化拋溫度下化拋后光澤度與化拋時(shí)間呈正相關(guān)性。此外,從表中可以進(jìn)一步看出,氧化后的b值不僅與氧化后光澤度有負(fù)相關(guān)性,而且可能與膜厚存在正相關(guān)性。為驗(yàn)證氧化后b值與膜厚的相關(guān)性,需進(jìn)一步考察不同氧化時(shí)間下氧化后b值及膜厚的變化。

        表2 化拋時(shí)間對陽極氧化后b值的影響

        2.3 氧化時(shí)間

        固定化拋溫度為100℃,化拋時(shí)間為9s,電解液為11%硫酸,考察5min、10min、15min、20min、25min不同氧化時(shí)間對陽極氧化后b值的影響,結(jié)果如表3所示。從表中可以看出,隨氧化時(shí)間從5min增加到25min,氧化后膜厚從4.3μm增加到9.4μm,而b值隨膜厚的增加也逐漸增大,即氧化后的b值與膜厚存在正相關(guān)性。此外,從表中還可以看出,在化拋后光澤度一定的條件下,膜厚越大,光澤度越小,即膜厚與氧化后光澤度存在負(fù)相關(guān)性。

        表3 氧化時(shí)間對陽極氧化后b值的影響

        2.4 電解液濃度

        固定化拋溫度為100℃,化拋時(shí)間為9s,氧化時(shí)間25min,考察不同電解液濃度8%、9%、10%、11%、12%對陽極氧化后b值的影響,結(jié)果如表4所示。從表中可以看出,隨電解液濃度從8%增加到12%,氧化后光澤度從179降低到118,膜厚從6.2μm增加到10.9μm,而氧化后b值從0.67增加到1.29。表4表明,在同樣的氧化時(shí)間下,電解液濃度與膜厚正相關(guān),而膜厚進(jìn)一步影響氧化后光澤度與氧化后b值,即電解液濃度與b值呈正相關(guān)性。

        表4 電解液濃度對陽極氧化后b值的影響

        2.5 光板光澤度

        固定化拋工藝為:化拋溫度100℃,化拋時(shí)間9s;氧化工藝為:電解液濃度11%,氧化時(shí)間25min。通過調(diào)整軋輥粗糙度,獲得在相同變形量及成品厚度下不同光澤度的氧化料。不同光板光澤度對化拋后光澤度及氧化后光澤度的影響如表5所示。從表5可以看出,光板光澤度對化拋后光澤度的影響為不確定,光板光澤度高的化拋后光澤度也高,但光板光澤度低的化拋后光澤度不一定低。此外從表中還可以看出,光板光澤度低的經(jīng)化拋后其光澤度的增加明顯高于光澤度高的。

        表5 光板光澤度對化拋后光澤度的影響

        3 分析與討論

        通過上述的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對氧化后b值、氧化后光澤度、化拋后光澤度、膜厚、化拋溫度、化拋時(shí)間、氧化時(shí)間、電解液濃度、光板光澤度之間的關(guān)系進(jìn)行歸納總結(jié),結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出,本色氧化后黃藍(lán)色差(b值)與膜厚存在正相關(guān)性,與氧化后光澤度存在負(fù)相關(guān)性,而膜厚與氧化后光澤度之間又存在負(fù)相關(guān)性;再進(jìn)一步,膜厚與氧化時(shí)間、電解液濃度存在正相關(guān)性,而氧化后光澤度與化拋溫度、化拋時(shí)間、化拋液濃度存在正相關(guān)性,但光板光澤度對氧化后的光澤度的影響存在不確定性。

        綜合來看,氧化后b值的影響因素較多,且部分因素之間相互存在一定的相關(guān)性,使得b值的控制難度較大。如要增加氧化后b值,可通過控制氧化工藝增加膜厚,但必須同時(shí)通過化拋工藝控制化拋后光澤度及氧化后光澤度。即單一的通過增加膜厚,而其它工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)氧化后b值有可能增加,也有可能不變,甚至還有可能出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。因此,若要通過工藝參數(shù)調(diào)整氧化后b值時(shí),需充分考慮各工藝參數(shù)之間的相互作用關(guān)系[6]。

        對于生產(chǎn)而言,雖然光板光澤度對氧化后光澤度的影響關(guān)系不確定,但從產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定而言,應(yīng)盡量避免光板光澤度的波動(dòng)或不均勻性。而光板光澤度最為直接的影響因素為板面粗糙度,因此如何使成品道次的板面粗糙度均勻一致是此類產(chǎn)品的一個(gè)重要課題。

        圖1 黃藍(lán)色差因素之間關(guān)系分析

        4 結(jié)論

        通過對氧化后b值、氧化后光澤度、化拋后光澤度、膜厚、化拋溫度、化拋時(shí)間、氧化時(shí)間、電解液濃度、光板光澤度之間的關(guān)系的研究,可以歸納總結(jié)為:

        (1)氧化后b值與膜厚存在正相關(guān)性,與氧化后光澤度存在負(fù)相關(guān)性。

        (2)膜厚與氧化后光澤度之間存在負(fù)相關(guān)性。

        (3)膜厚與氧化時(shí)間、電解液濃度存在正相關(guān)性。

        (4)氧化后光澤度與化拋溫度、化拋時(shí)間、化拋液濃度存在正相關(guān)性。

        (5)光板光澤度對氧化后的光澤度的影響不確定。

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