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【摘 要】本文比对了铝合金 2A12和5A06的机加工和环境适应性能.在相同条件下,5A06型号的性能比2A12型号的强,特别是其防护性能明显比2A12更突出,所以,铝5A06可大幅度提高电子产品的环境适应性,使舰载电子设备在恶劣的自然坏境中更耐久,是设计特殊环境工作元器件的最佳选择.
【关键词】机加工；耐腐蚀；5A06铝
0 引言
舰载电子设备在湿度高和盐雾恶劣的条件下工作,所以防潮湿、防盐雾、防霉菌的“三防”是设计舰载电子设备必须要考虑的因素.处于高湿度环境中的材料,水汽会吸附于物体表面或凝结成水膜,会通过扩散、渗透、呼吸进入材料或设备内部,会加快材料的破坏程度,如沿海地区存在盐雾,对材料有极强的破坏作用.
用于舰载电子设备的材料选择大量使用硬铝2A12,尽管其重量轻,强度高,但易腐蚀缺陷成为电子设备交付及交付后主要的质量问题之一,尤其在海洋上使用,腐蚀速度极快,腐蚀程度严重,结构强度迅速下降,非但无法在实际使用中体现强度高的特性,反而因腐蚀造成产品外观低劣.
1. 研究方法和内容
舰载电子设备用于恶劣的环境中,面临着盐雾、锈蚀、霉菌、老化等各种环境问题,,应尽量选用耐腐蚀性好的金属材料和不长霉菌、耐老化的非金属材料.
为了使电子产品能够适应各种恶劣环境,提高舰载电子设备产品的环境适应性,进行了防锈铝5A06和硬铝2A12的抗腐蚀性能、机械性能和加工性能的比较验证.以期在产品研制中做到材料的正确应用,从根源上解决电子产品在恶劣气候中结构件的腐蚀问题.
2. 研究内容
2.1 两种铝合金的抗蚀性比较
2A12硬铝合金在盐雾试验条件下,不同程度出现腐蚀.未经导电氧化表面处理的2A12硬铝样板已经被严重腐蚀,出现较大腐蚀点（图1中间）.经过导电氧化表面处理的2A12硬铝样板已经出现腐蚀粉末（图1两侧）.
5A06铝合金在盐雾试验条件下,未经导电氧化表面处理的样板表面仅是颜色变淡（图2中间）.经过导电氧化表面处理的5A06铝样板表面仍然很光洁（图2两侧）,无腐蚀粉末出现.
2.2 两种铝合金的机械性能比较
在万能材料试验机上进行材料拉伸性能测试,精确等级0.5级,加载速度为5mm/min,选用不同厚度硬铝铝（2A12-H112态,2A12-O态）和防锈铝（5A06-H112态,5A06-O态）制成试棒,测试不同厚度板料的拉伸强度.拉伸破坏试验表明,热轧态（H112）和退火态（O）的5A06铝与2A12铝均能满足工程需要.且5A06铝在H112态和O态的强度均大于同条件下的硬铝2A12约25%,所以防锈铝5A06抗拉强度略高于2A12态的硬铝.
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在这两种铝合金中,仅是2A12硬铝可以热处理强化的,淬火时效的硬铝（2A12-T4）的强度即使与5A06防锈铝相比还要高出30%左右,但是电子设备结构设计中在强度上的优势处于次要地位,因此,即使这两种铝里面强度最低的退火态硬铝（2A12-O）已经满足大部分结构件对强度等机械性能的要求.
2.3 两种铝合金的切削加工性能比较
工程手册和生产实践中5A06铝合金切削加工性良好,而2A12铝合金切削加工性一般.在相同加工参数条件下,5A06铝合金零件加工表面质量高,变形小,而2A12铝合金零件加工表面质量低,变形大.螺纹孔均能满足螺钉抗拉和抗扭要求,且在设定最大扭紧力矩上再增加力矩,螺钉一般就会损坏（拉断或者产生塑性变形）,但铝板上的螺纹孔仍完好无损.
3. 分析结果
3.1 材料的成分和组织决定着材料的抗蚀性.硬铝2A12为铝-铜-镁合金,合金组成为α(Al),θ(CuAl2)和S(Al2CuMg),其中腐蚀类型以由于过饱和固溶体不均匀析出所致的晶间腐蚀为主,随着含镁量的增加θ相减少,S相增多,当含铜相析出后,沿晶粒周围形成含铜较低的贫铜带.在电解液中,贫铜带为阳极,而含铜较高的晶粒中心和析出相为阴极区.作为阳极区的晶粒边界面积小,阳极电流密度高,在腐蚀过程中,晶粒边界将遭到强烈的破坏.而含镁量较高的5A06合金为铝-镁系列合金,其主要成为为α(Al)和β(Mg2Al3) 相,晶间腐蚀倾向较小.腐蚀发生时,首先是Mg2Al3被溶解,对材料中的Al形成保护,因此在工业大气及海洋中均有较高的耐腐蚀性,在淡水、海洋、有机酸、浓硝酸中的耐腐蚀性也很好.
３.２ 导电氧化获得的氧化层薄,膜层容易被各种环境外力破坏,对材料保护有限,通常不单独使用,通过盐雾试验发现导电氧化层基本退色,所以,在实际生产中,在防护性较高的基材表面进行导电氧化处理,而不导电氧化部位一般进行涂层防护处理.
4. 结论
综上所述,5A06铝合金在抗腐蚀性能、机械机械性能和加工性能均优于2A12硬铝合金,如表1所示.
5A06铝合金抗盐雾腐蚀能力显著明显,所以适合于在恶劣气候环境下的舰载电子设备的应用.同时电子设备的装备环境复杂多变,产品的设计选材应该严格按照耐腐蚀性、机械性能综合评估,因此5A06铝合金是一种航空、航天电子设备的优选材料.其对电子设备的改善,产品加工质量和效率的提高以及电子产品的环境适应性能的提升具有重要的现实意义.
【参考文献】
［１］总装备部.GJB 367A-2001军用通信设备通用规范[S].北京：总装备部军标出版社,2001
［２］蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京：东南大学出版社,2002.
［３］电子科学研究院.电子设备三防技术手册[M].北京：兵器出版社,2000.
［责任编辑：曹明明］
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