鋁合金陽極氧化膜的裂紋的產生與預防

1、鋁與陽極氧化膜的線脹系數差異

鋁的陽極氧化膜和基體鋁在受熱時線脹系數大約相差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，受熱開裂風險越高。根據實踐，普通硫酸陽極氧化膜在8μm以下時，經過中高溫無鎳封閉，最多能夠承受250℃高溫烘烤不開裂。當厚度超過8μm時，基本上不能避免烘烤開裂。同時，在試驗中也發現，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。

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，進而能夠減少裂紋的發生。

②賦予鋁表面一定的粗糙度，誘導陽極氧化膜產生局部的細微裂紋，釋放應力，從而減少較大裂紋的產生。

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行鋁陽極氧化處理，或者通過向氧化槽內添加某些化學品，改善了陽極氧化膜孔的性質（通常使得膜孔增大、氧化膜硬度下降），從而減少裂紋的產生。

④利用放射狀微孔結構的陽極氧化膜，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生的內應力

通常，陽極氧化膜在生長的過程中，由于體積增大，氧化膜內整體是受壓應力，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，內應力向著拉應力方向移動。某些場合下，硬質陽極氧化利用了這個特性，故意在氧化中產生比較均勻、遍布表面的裂紋，這些裂紋，在后面使用環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應力。陽極氧化膜存在殘余壓應力時較難開裂。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、因封閉選擇不當而產生的裂紋。對于要在室外經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生。