铝合金阳极氧化膜的裂纹的产生与预防

1、铝与阳极氧化膜的线胀系数差异

铝的阳极氧化膜和基体铝在受热时线胀系数大约相差5倍。铝受热膨胀时，在铝原位生长的阳极氧化膜受到了强烈的拉应力，从而被胀大的铝给拉开。阳极氧化膜越硬或者越厚，受热开裂风险越高。根据实践，普通硫酸阳极氧化膜在8μm以下时，经过中高温无镍封闭，最多能够承受250℃高温烘烤不开裂。当厚度超过8μm时，基本上不能避免烘烤开裂。同时，在试验中也发现，如果封闭效果越好，开裂的可能性越高。

解决方案：提高阳极氧化膜的线胀系数。

①改善合金中第二相的分布，从而阻止裂纹在阳极氧化膜和第二相的界面延伸移动，进而能够减少裂纹的发生。

②赋予铝表面一定的粗糙度，诱导阳极氧化膜产生局部的细微裂纹，释放应力，从而减少较大裂纹的产生。

③形成孔隙率较大的阳极氧化膜，通过交流氧化、溶解度大的阳极氧化溶液进行铝阳极氧化处理，或者通过向氧化槽内添加某些化学品，改善了阳极氧化膜孔的性质（通常使得膜孔增大、氧化膜硬度下降），从而减少裂纹的产生。

④利用放射状微孔结构的阳极氧化膜，通过铬酸阳极氧化后氧化膜较为柔软，线胀系数显著增加，能够在一定程度避免氧化膜开裂。

2、阳极氧化过程中氧化膜产生的内应力

通常，阳极氧化膜在生长的过程中，由于体积增大，氧化膜内整体是受压应力，并有阻止氧化膜开裂的倾向。但是，随着氧化膜增厚、电流密度升高，内应力向着拉应力方向移动。某些场合下，硬质阳极氧化利用了这个特性，故意在氧化中产生比较均匀、遍布表面的裂纹，这些裂纹，在后面使用环境中能够吸纳更多的润滑脂，从而减轻氧化膜的磨耗。

解决方案：控制阳极氧化膜的内应力。阳极氧化膜存在残余压应力时较难开裂。为此，降低电流密度、提高氧化温度、减少氧化时间对预防氧化膜开裂是有利的。

3、突出部位的阳极氧化膜生长

阳极氧化膜在生长的过程中，体积是逐渐膨大的，这也是铝材料突出部位能够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），在生成较厚的氧化膜时，向外膨胀的氧化膜不能够充分覆盖铝表面，从而形成了由表面到铝基体的裂纹。

解决方案：给尖角倒圆角，生成大曲率的阳极氧化膜。

4、因封闭选择不当而产生的裂纹。对于要在室外经历长时间曝晒的铝材来说，选用常温镍型封闭剂显然是不合适的。有报道，氟化镍型封闭剂在强烈阳光或高温曝露下比沸水封闭更容易发生微裂纹，因此建筑用铝型材这类的自然要避免使用冷封闭。

解决方案：需要曝晒的铝合金最佳的封闭方案优先是无镍中高温封闭，其次可选镍型中高温封闭和沸水封闭。

在实践中，阳极氧化膜也会因为锯切、弯折、冲击等等，氧化膜受外力破裂，因此阳极氧化膜开裂几乎是不可能完全避免的，对于所有条件，彻底防止裂纹的方法是没有的，但是根据铝材的使用条件能够允许裂纹存在的防治方法也不少，所以有必要考虑铝制品的用途和使用条件，在有限条件下尽量降低开裂倾向和防止有较大危害的裂纹产生。 

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