5052鋁合金陽(yáng)極氧化黃藍(lán)色差相關(guān)性研究

沈建國(guó)，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(yáng)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(lái)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(lái)的擠壓鋁排+大量CNC加工+陽(yáng)極氧化逐漸向軋制鋁帶材+沖壓+少量CNC加工+陽(yáng)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(kāi)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(guò)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(wèn)題[3]。本文擬通過(guò)對(duì)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(wèn)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(yáng)極氧化工藝流程為脫脂-清洗-化拋-清洗-陽(yáng)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(yáng)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(lái)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(lái)表征材料的黃藍(lán)色差。采用TIME 2510型覆層測(cè)厚儀檢測(cè)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(wú)明顯區(qū)別。此外從表1中還可以看出，在膜厚無(wú)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(duì)陽(yáng)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(duì)陽(yáng)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(duì)陽(yáng)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(duì)陽(yáng)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(duì)陽(yáng)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(duì)陽(yáng)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(duì)陽(yáng)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(guò)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(duì)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(duì)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(duì)化拋后光澤度的影響

3 分析與討論

通過(guò)上述的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)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(duì)氧化后的光澤度的影響存在不確定性。

綜合來(lái)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(guò)控制氧化工藝增加膜厚，但必須同時(shí)通過(guò)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(guò)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(guò)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(duì)于生產(chǎn)而言，雖然光板光澤度對(duì)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(guò)對(duì)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(duì)氧化后的光澤度的影響不確定。