أولاً: أسباب الخطوط الدقيقة في الأكسدة الصلبة لـ 6061
الخطوط الدقيقة التي تظهر أثناء عملية الأكسدة الصلبة لسبائك الألومنيوم 6061 هي نتيجة للتأثير المشترك لعوامل متعددة.
(1) فيما يتعلق بإجهاد طبقة الأكسيد
1. آلية توليد الإجهاد
أثناء عملية الأكسدة الصلبة، تتولد كمية كبيرة من الحرارة وينطلق الغاز. على سبيل المثال، عندما يمر التيار عبر الإلكتروليت، تتفاعل الأيونات الموجودة في الإلكتروليت على سطح القطب، وتصاحب هذه العملية انبعاث الحرارة. بالنسبة لسبائك الألومنيوم 6061، أثناء عملية تكوين طبقة أكسيد على سطحها، بسبب تفاعل الأكسدة المستمر، ستتولد كمية كبيرة من الإجهاد داخل طبقة الفيلم. يشبه توليد هذا النوع من الإجهاد نفخ الجزء الداخلي من حاوية مغلقة باستمرار. مع تقدم التفاعل، يتراكم الإجهاد باستمرار. عندما تتشكل طبقة الأكسيد، سيتمدد حجمها. نظرًا لأن طبقة الأكسيد ملتصقة بركيزة سبائك الألومنيوم 6061، فعندما تتمدد طبقة الأكسيد، سيتم تقييدها بواسطة الركيزة، مما يؤدي إلى توليد إجهاد داخل طبقة الفيلم. إذا تعذر تحرير هذا النوع من الإجهاد بشكل فعال، فسيتسبب في تشوه طبقة الأكسيد وبالتالي ظهور خطوط دقيقة.
2. العلاقة بين تحرير الإجهاد والخطوط الدقيقة
عندما يتجاوز الإجهاد قدرة تحمل طبقة الأكسيد نفسها، ستعمل طبقة الفيلم على تحرير الإجهاد عن طريق توليد خطوط دقيقة. تمامًا مثل الشريط المطاطي المشدود، إذا كان الشد كبيرًا جدًا، فسوف يتشقق الشريط المطاطي تشققات صغيرة لتخفيف التوتر. في طبقة الأكسيد الصلبة 6061، هذه الخطوط الدقيقة هي مظهر من مظاهر تحرير الإجهاد.
(2) النمو غير المتكافئ لطبقة الأكسيد
1. تأثير عناصر السبائك
قد يكون توزيع عناصر السبائك في سبائك الألومنيوم 6061 غير متساوٍ. عناصر السبائك الرئيسية لسبائك الألومنيوم 6061 هي المغنيسيوم والسيليكون، وقد تحتوي أيضًا على كميات صغيرة من المنغنيز والكروم والنحاس والزنك وعناصر أخرى. قد تختلف تفاعلية عناصر السبائك هذه أثناء عملية الأكسدة. على سبيل المثال، يتأكسد السيليكون بشكل طفيف فقط أثناء عملية الأكسدة ويوجد في السبيكة في شكل يوتكتيك، مما قد يؤدي إلى عدم انتظام كبير في سمك الطلاء الأنودي. عندما تنمو طبقة الأكسيد بشكل غير متساوٍ، تكون الأجزاء الأكثر سمكًا والأكثر رقة عرضة للخطوط الدقيقة تحت الضغط.
2. العوامل المتعلقة بالإلكتروليت
سيؤثر تركيز الإلكتروليت ودرجة حرارته وسيولته وعوامل أخرى على انتظام نمو طبقة الأكسيد. خذ الإلكتروليت حمض الكبريتيك كمثال. إذا لم يكن تركيز حمض الكبريتيك موحدًا، فسيكون معدل تفاعل الأكسدة في مناطق مختلفة على سطح سبائك الألومنيوم 6061 مختلفًا. في المناطق ذات التركيز العالي، قد يكون معدل نمو طبقة الأكسيد أسرع، بينما يكون أبطأ في المناطق ذات التركيز المنخفض. يمكن أن يؤدي هذا الاختلاف في معدل النمو إلى إجهاد غير متساوٍ داخل طبقة الأكسيد، مما يؤدي إلى توليد خطوط دقيقة. وبالمثل، عندما تكون درجة حرارة الإلكتروليت غير متساوية، على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة المحلية مرتفعة جدًا أو منخفضة جدًا، فسوف يؤثر ذلك أيضًا على معدل نمو طبقة الأكسيد وجودتها، مما يعزز تكوين الخطوط الدقيقة. علاوة على ذلك، إذا كانت سيولة الإلكتروليت ضعيفة، فلن يتم تصريف الغازات المتولدة أثناء التفاعل في الوقت المناسب، مما سيتداخل أيضًا مع النمو الموحد لطبقة الأكسيد وبالتالي يتسبب في ظهور خطوط دقيقة.
(3) خصائص المادة الأساسية
1. الحالة الأصلية للمادة
ستؤثر الحالة الأصلية لمادة سبائك الألومنيوم 6061 قبل الأكسدة الصلبة على نتيجة الأكسدة. إذا كانت هناك إجهادات داخلية في المادة أثناء المعالجة، على سبيل المثال، إذا تم تشويهها بعد العمل على البارد دون معالجة تلدين مناسبة، فسوف تتراكب هذه الإجهادات الداخلية مع الإجهاد المتولد عن طبقة الأكسيد أثناء عملية الأكسدة. على سبيل المثال، في مقاطع سبائك الألومنيوم 6061 المبثوقة، إذا لم تكن معلمات عملية البثق مناسبة، فقد يكون هناك إجهاد متبقي كبير داخل المقاطع. في عملية الأكسدة الصلبة اللاحقة، من المرجح أن يتسبب هذا الإجهاد المتراكب في تكوين خطوط دقيقة في طبقة الأكسيد.
2. نقاء المادة وبنيتها الدقيقة
نقاء المادة أمر بالغ الأهمية أيضًا. إذا كانت سبائك الألومنيوم 6061 تحتوي على شوائب، فقد تؤثر هذه الشوائب على النمو الطبيعي لطبقة الأكسيد أثناء عملية الأكسدة. على سبيل المثال، قد تختلف تفاعلات الأكسدة حول جزيئات الشوائب عن تفاعلات المادة الأساسية، مما يؤدي إلى هياكل طبقة أكسيد محلية غير طبيعية. من منظور البنية الدقيقة، يؤثر حجم الحبيبات واتجاهها لسبائك الألومنيوم 6061 أيضًا على نمو طبقة الأكسيد. قد تختلف تفاعلية الأسطح ذات اتجاهات الحبيبات المختلفة أثناء الأكسدة، مما يؤثر على انتظام طبقة الأكسيد وبالتالي يتسبب في ظهور خطوط دقيقة.
