Page 14 - 理化检验-物理分册2025年第一期

袁 圣，等：铝合金包铝板材铜扩散检测方法

1 试验方案 1.2.2 能谱分析

1.1 试验材料 使用能谱仪线扫描的方法使电子束沿着选定的
试验材料为某公司生产的2.0 mm厚的2024-O、 直线轨迹对试样进行元素浓度分析。线扫描曲线反
2024-T42、2024-T62铝合金包铝板材，名义包覆层 映的是元素特征峰计数值的累计，曲线的高低仅代
厚度为50 μm。 表元素浓度的相对变化，该结果不用于元素含量的
[1]
1.2 试验方法 定量分析 。当材料发生铜扩散时，使用能谱仪线
1.2.1 金相检验 扫描可有效表征包铝层中铜元素的浓度梯度，进而
按照GB/T 3246.1—2024标准推荐的步骤对试 反映铜扩散深度。
样进行抛光，然后采用GB/T 3246.1—2024标准推荐 1.3 试验方案
的7号腐蚀剂对试样进行腐蚀，腐蚀后将试样洗净吹 为了分析GB/T 3246.1—2024标准规定的电解
干，并置于光学显微镜下观察铜扩散程度。对于存在 抛光因素和未规定的腐蚀时间、腐蚀温度等因素对
铜扩散的试样，包铝层晶界优先腐蚀，可在光学显微 铜扩散检测结果的影响，设计了试验方案，如表 1
镜中观察到从基材扩散至包铝层的须状现象。 所示。
表1 铜扩散检测对比试验方案

试验方案编号 腐蚀剂 制样方法 腐蚀时间/s 腐蚀温度/℃ 测试方法
a 机械抛光 30 25 能谱法
b 机械抛光 10，20，30，40，50，60，70，80，90 25 金相法
c 电解抛光 10，20，30，40，50，60，70，80，90 25 金相法
7号腐蚀剂
d 机械抛光 15 15，25 金相法
e 机械抛光 25 25 金相法
f 机械抛光 35 35，25 金相法
2 试验结果与分析 程度的真实值，图 1 为 2024-T42 和 2024-T62 板材

2.1 能谱法分析结果 包铝层的铜扩散浓度梯度分布。由图1可知：2024-
使用能谱法对 2024-T42和2024-T62板材包铝 T42和2024-T62板材铜扩散深度分别为25.2 μm和
层铜扩散浓度梯度进行表征，得到两种材料铜扩散 26.1 μm。

图 1 2024-T42 和 2024-T62 板材包铝层的铜扩散浓度梯度分布
2.2 制样方式对铜扩散检测的影响
图3（a）、（b）、（c）可知，2024-O、2024-T42和2024-
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3
机械抛光、腐蚀后典型2024板材包铝层铜扩散 T62板材经10 s腐蚀后， 在包铝层的外边缘观察到了
显微组织形貌如图 2所示。由图 2可知：2024铜扩 不从基体延伸出的黑色须状物，该类黑色须状物特
散表现为从基材扩散至包铝层的须状组织特征，与 征与铜扩散特征不符，故未将其判断为铜扩散。由
GB/T 3246.1—2024标准描述一致。 图3（d）可知，能谱仪线扫描显示的铜元素浓度梯度
图 3 为 3 种电解抛光铝合金包铝板材腐蚀 与腐蚀出的须状物并不对应，说明须状物并不是铜
10 s后的显微组织形貌和铜元素浓度分布。由 扩散引起的，包铝层中靠外侧的须状物是电解抛光、

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