铝合金表面耐磨复合膜的制备及其性能

针对在特殊场合对铝合金耐磨性、耐腐蚀性的高要求,结合铝合金阳极氧化工艺以及阳极氧化膜多孔的特点,在阳极氧化电解液中添加耐磨性物质n-SiC,使之进入到多孔铝合金阳极氧化膜中,达到提高耐磨性和耐腐蚀性的要求;运用正交试验法得到了添加n-SiC复合阳极氧化最佳工艺方案为:温度20℃,n-SiC添加量20mg/L,电流密度2A/dm2,氧化总时间40min。扫描电镜和X射线能谱分析结果证实n-SiC进入了氧化膜中;通过磨损试验机、盐雾腐蚀试验箱对复合阳极氧化膜的性能进行了检测,表明添加n-SiC可以提高复合阳极氧化膜的耐磨性。     

Al-Cu-Mg 系变形铝合金厚膜阳极氧化工艺研究

含铜量高的 Al-Cu-Mg 系铝合金很难阳极氧化形成厚膜,原因是铝合金中析出的 S(CuMgAl_2)相及 CuAl_2相在常用硫酸电解液中阳极氧化时比铝溶解更快,引起电流集中,造成局部烧损。作者测量了铜在四种不同硫酸浓度(100g/1,200g/1,300g/1 和400g/1)电解液中的阳极极化曲线,证明了电解液中硫酸浓度增加有利于抑制铜的阳极溶解。作者也测量了铜在上述四种浓度电解液中的阳极击穿电压,确定了 LY-12铝合金(含铜3.8～4.9%)在400g/1硫酸电解液中阳极氧化获得70～80μm 均匀厚膜的工艺规范。本文还研究了 LY-12铝合金热处理状态对阳极氧化工艺的影响。     

光学显微镜测量活塞硬质阳极氧化层厚度的不确定度评定

根据JJF 1059-2012和GB/T 6462-2005,采用光学显微镜和金相图像分析软件对活塞硬质阳极氧化层厚度进行观察和测量,从试验重复性、试样镶嵌的垂直度以及光学显微镜校准对活塞硬质阳极氧化层厚度测量结果不确定度的影响进行了分析和阐述,并对每个不确定度分量进行了评定、计算和合成,最终给出了扩展不确定度及测量结果的不确定度报告。结果表明:活塞硬质阳极氧化层的厚度为10.13μm,扩展不确定度U=1.24μm,包含因子k=2。     

固溶处理对2A12铝合金硬质阳极氧化的影响

为了提高铝合金硬质阳极氧化膜的厚度、硬度及耐蚀性,对2A12铝合金分别进行固溶处理、固溶加自然时效处理,之后再进行阳极氧化。采用金相显微镜、显微硬度计和扫描电镜分别对获得的阳极氧化膜的膜厚、硬度、耐蚀性及形貌进行了检测和观察,研究了固溶处理及自然时效对2A12铝合金硬质阳极氧化的影响。结果显示:在2A12铝合金硬质阳极氧化前增加固溶处理工艺使阳极氧化膜的膜厚、硬度和耐蚀性均有不同程度提高,当固溶温度为505℃时,与未固溶相比,在同样的电解质溶液和工艺参数条件下2A12铝合金阳极氧化膜的膜厚、硬度分别从48.61μm、403.8 HV1 N增加到117.73μm、602.7 HV1 N,自腐蚀电位由-1.45 V提高到-0.63 V,自腐蚀电流降低,膜的质量也大幅提高,膜胞规整度及点阵排布的连续性均显著好于未固溶试样;固溶后自然时效对膜层厚度和性能产生影响,自然时效未进行完全时,阳极氧化膜的厚度、硬度及耐蚀性较未固溶的增加,且自然时效时间越短,效果越好。     

6061铝合金酒石酸-硫酸阳极氧化工艺研究

为了改善铝合金的耐蚀性,基于L16(45)正交试验,对6061铝合金酒石酸-硫酸阳极氧化工艺进行了优选.通过极差、方差分析,结合氧化膜表面形貌观察、厚度测试以及电化学阻抗分析,得出了耐蚀性最优工艺参数,并以此为基础,进一步研究了封孔对耐蚀性的影响.结果 表明:以耐蚀性为指标,最优工艺参数为氧化温度20～25℃、氧化时间50 min、氧化电压20 V、酒石酸浓度80 g/L,在该条件下,氧化膜厚度为10 μm,阻抗值为4.148×107Ω·cm2.沸水封孔后,氧化膜中频处的阻抗值从1×(103 ～ 104)Ω·cm2提高到1×(104～105)Ω·cm2左右.试验发现氧化膜厚度与耐蚀性之间没有相关性,影响耐蚀性的关键因素是氧化时间和酒石酸浓度.沸水封孔处理有效提高了氧化膜的耐蚀性.     

铝合金脉冲硬质阳极氧化工艺与膜层性能的研究

研究了ＬＢ２、ＬＤ４、ＺＬ１０８三种类型铝合金的脉冲硬质阳极氧化工艺与氧化膜厚度、硬度及耐磨性能的关系。结果表明：采用叠加脉冲电源的阳极氧化，可有效地提高氧化膜的硬度和耐磨性。而且脉冲电源的脉冲效应，在较高温度氧化时，更具有其优越性；不同的铝合金脉冲阳极氧化，分别有各自的最佳工艺参数；膜层的耐磨性与膜层的硬度并非线性关系，所以不分材质单纯追求硬质阳极氧化膜的高硬度是不适宜的。     

铝合金表面阳极氧化膜的制备及其摩擦性能

为了提高铝合金表面耐磨性能并降低摩擦系数,对其进行自润滑表面处理.利用铝合金阳极氧化膜耐磨的特性及多孔的形貌,研究制备既具备高耐磨性又具有大孔径的阳极氧化膜工艺,并采用超声处理结合热浸渍的方法向纳米孔中填充聚四氟乙烯(PTFE)润滑颗粒.通过对草酸、磷酸+有机酸和草酸+磷酸+柠檬酸3种体系的氧化液制备出的氧化膜性能的比较,选用草酸、磷酸、柠檬酸的混合酸对铝合金进行阳极氧化,形成了厚为28.2um,维氏硬度为236.4的硬质氧化膜,其氧化膜孔径大小约为90 nm.经过润滑颗粒填充处理和热处理之后在铝合金表面制备出了结合良好的自润滑膜,其表面摩擦系数为0.135.该表面处理方法实现了铝合金表面的自润滑.     

LY12铝合金表面阳极氧化膜的制备、分析及耐磨性

为了进一步提高铝合金的表面性能,以微弧氧化为参考,改进传统阳极氧化工艺,制备了氧化膜.对氧化膜的厚度、微观形貌、元素进行了测试和分析,并定性研究了4种工艺参数对膜质量的影响,最后通过磨损试验对膜的耐磨性进行了验证.结果表明:在交流电电流密度为4.5A/dm2,电解液(H2SO4)质量分数为15%,温度为10～15℃时反应40 min,获得到的氧化膜耐磨性优良.     

着色处理对铝合金阳极氧化膜光学性能影响的研究

研究了LY12铝合金阳极氧化膜采用酸性黑ATT进行一次着色处理、浸酸处理、二次着色处理对膜层紫外可见光吸收性能的影响.研究了铝合金阳极氧化处理工艺;采用扫描电镜(SEM)观察了阳极氧化膜层表面和断面形貌;XRD分析了阳极氧化膜层表面组织结构;采用紫外可见分光光度计研究了膜层吸光性能.结果表明:LY12铝合金在恒压20V进行硫酸阳极氧化获得最佳膜层厚度所需要的时间为120min,其厚度为42μm;浸酸处理不会改变膜层组织结构;经过浸酸处理后的二次着色处理与一次着色处理相比提高了膜层对紫外可见光的吸收度,这是由于经过浸酸处理后二次着色膜层具有更佳的粗糙度所引起的.     

酒石酸-硫酸阳极氧化工艺参数对LY12铝合金耐蚀性的影响

酒石酸-硫酸阳极氧化(Tartaric sulfuric anodizing,TSA)作为铝合金六价铬阳极氧化的有效替代工艺之一,近些年在研究和应用方面均取得了较大的进展。为了改善TSA阳极氧化膜的耐蚀性,通过均匀设计方案及试验,对TSA阳极氧化处理工艺参数进行了详细的研究,得到了阳极氧化参数与膜层耐蚀性之间的联系,并通过试验验证了优化的处理工艺。结果表明:最佳工艺参数是电解液组成为55 g/L硫酸+88 g/L酒石酸的混合液,阳极氧化的电压、时间、温度分别为14.0 V、23 min、37.0℃和17.5 V、20 min、35.5℃。     

铝合金表面阳极氧化膜缺陷成因分析

通过具体实例介绍了铝合金表面阳极氧化膜的典型缺陷。采用宏观观察和金相检验等方法对各种缺陷的形成原因进行了分析。结果表明:铝合金表面阳极氧化膜缺陷与表面加工质量、铝合金基体组织的不均匀性以及晶粒的异常变化有关,其中以铝合金晶粒异常变化导致缺陷的占比最多。当铝合金的晶粒均匀,尺寸在120μm以下时,表面氧化膜质量好,厚度均匀;当晶粒尺寸大于180μm时,则不利于阳极氧化膜的形成。     

7075铝合金阳极氧化膜的腐蚀行为

目前,对7075铝合金阳极氧化膜腐蚀行为的研究还不系统.对7075铝合金进行硫酸直流阳极氧化,采用铜加速乙酸盐雾腐蚀试验研究了7075铝合金氧化前后的腐蚀动力学规律,利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和电化学极化曲线法分析了氧化膜的腐蚀行为.极化曲线分析表明:延长腐蚀时间,7075铝合金表面的腐蚀产物会阻碍腐蚀的进行,使腐蚀速率逐渐减小;而阳极氧化试样整体耐蚀性较好,腐蚀较慢.从最大腐蚀深度分析结果可以看出,铝合金原样的最大腐蚀坑整体上要比阳极氧化样的深,腐蚀时间超过7d后原样腐蚀坑深约为阳极氧化样的1.4倍.     

微量稀土对6063铝合金阳极氧化膜厚度的影响

稀土能细化铝合金组织,提高其强度和塑性性能,对铝合金的后处理非常有益.以添加不同含量稀土的6063铝合金为研究对象,并对其进行阳极氧化试验,系统地研究了不同含量的稀土对阳极氧化膜厚度的影响以及氧化液硫酸浓度、硫酸温度、氧化时间、电流密度及不同的工艺参数对铝合金膜层厚度的影响,以获得最佳的添加稀土含量和最合适的阳极氧化工艺参数.结果表明,添加稀土的6063铝合金比没添加稀土的6063铝合金有较强的接受极化能力,稀土可以明显地提高6063铝合金氧化膜厚度,稀土含量以0.20 %最佳.该含量的稀土6063铝合金获得优质氧化膜的最佳工艺条件为:硫酸浓度170 g/L,硫酸温度18～22 ℃,氧化时间40 min,电流密度1.2 A/dm2.     

硅溶胶对LY12CZ铝合金硼硫酸阳极氧化的影响

在硼硫酸氧化溶液(45g/L硫酸、8g/L硼酸)中分别添加体积分数为10%,20%,30%的硅溶胶,以15V的外加电压对LY12CZ铝合金试样进行阳极氧化实验。对氧化过程进行电流(电压)-时间曲线测试实验,对获得的氧化膜进行场发射扫描电子显微镜观察、耐点滴腐蚀实验、中性盐雾腐蚀实验、电化学交流阻抗测试,研究了不同含量硅溶胶对铝合金硼硫酸氧化膜层氧化过程、微观结构以及耐蚀性的影响。研究结果表明:不同含量的硅溶胶在硼硫酸溶液中能够影响铝合金阳极氧化膜层的生成以及溶解过程,提高所生成膜层的致密性以及平整性,进而提高了氧化膜层的耐蚀性能。     

铝合金阳极氧化对氧化膜显微硬度和粘接性能的影响

为了获得膜层显微硬度和粘接强度都较高的铝合金阳极氧化工艺,通过阳极氧化在2024铝合金表面制备氧化膜,根据正交试验来确定氧化工艺参数对铝合金阳极氧化膜显微硬度和粘接性能的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等分析氧化膜的相组成、化学组成和表面形貌,并研究电流密度对氧化膜厚度的影响以及氧化膜厚度对膜层显微硬度和粘接强度的影响。结果表明:氧化工艺参数对氧化膜显微硬度的影响程度为电流密度电解液中H_2SO_4浓度氧化时间;采用2种胶粘剂粘接后,氧化工艺参数对氧化膜粘接强度的影响程度有所不同,然而电流密度均为最主要的影响因素;经过阳极氧化处理,铝合金表面的显微硬度和粘接强度均有很大提高,快固结构胶的粘接强度比改性丙烯酸酯胶的高;铝阳极氧化膜的厚度随电流密度增加而增大,在适宜的电流密度范围内氧化膜厚度的增加会导致膜层显微硬度和粘接强度的增大;氧化膜的相组成为非晶结构,主要元素为Al和O,均不因电流密度的变化而变化;铝合金阳极氧化膜表面形貌的优劣、孔隙率与氧化膜显微硬度及粘接强度的大小密切相关。     

2024-T3铝合金硫酸、草酸和酒石酸常温硬质氧化工艺

为寻求节能环保的硬质阳极氧化工艺,以硫酸为基础液外加草酸和酒石酸对2024-T3铝合金进行硬质氧化。研究了供电方式、电解液组分及氧化工艺(温度、电流密度及时间)对2024-T3铝合金硬质阳极氧化膜厚度和硬度的影响,通过SEM,EDS及XRD分析了氧化膜的微观结构和元素组成。结果表明:最佳工艺为10%(体积分数)硫酸,30 g/L草酸,30 g/L酒石酸,采用恒电流法直流叠加脉冲电源,电流密度2 A/dm2,温度15℃,氧化时间50 min;最优工艺下所制备的氧化膜厚度达50μm、硬度达350 HV;氧化膜颜色与混酸中硫酸、草酸浓度及温度有关。     

铝合金电刷阳极氧化工艺及性能研究

研究了铝合金电刷阳极氧化的工艺及氧化膜性能。结果表明，电刷阳极氧化膜层有较好的耐蚀性和耐磨性，和涂层有较好的结合强度。     

2A96铝合金表面阳极氧化及性能研究

针对铝合金表面极易氧化生成结构疏松、耐腐蚀性差的氧化膜问题,利用阳极氧化法对2A96铝合金表面进行防腐蚀处理。通过改变阳极氧化实验中的氧化电压,在2A96铝合金表面制备不同的阳极氧化膜;利用金相显微镜观察各个阳极氧化膜的表面形貌、测厚仪测量其厚度、显微硬度计测定其硬度、点滴实验获取其点滴时间、电化学工作站获取其极化曲线和交流阻抗谱,进而对阳极氧化膜的耐腐蚀性进行研究。结果表明,在所测电压范围(8～16 V)内,随着电压的升高,阳极氧化膜的厚度、硬度、点滴时间也逐渐增加,耐腐蚀性能也随之增强。2A96铝合金经过表面阳极化处理后,其性能显著提高。     

铝合金阳极氧化体系的现状与“新”发展

汽车、动车等交通运输工具的轻量化以及我国海洋战略的实施,扩大了铝合金的应用领域,也对铝合金阳极氧化膜性能提出了更高的要求。介绍了硫酸、铬酸、草酸3种单一酸阳极氧化体系以及硫酸-硼酸、硫酸-有机酸2个混合酸阳极氧化体系的基本工艺、性能与用途。结合铝合金应用领域,提出了制备高耐蚀、高韧性、高膨胀系数、抗冲击阳极转化膜的实际需求,研发新的阳极氧化体系、通过阳极氧化与化学转化形成复合转化膜是实现氧化膜性能提升的根本途径。作者团队还提出了几种可行的铝合金复合氧化膜制备体系,通过试验制备了以氧化铝为主的复合氧化膜,膜层孔隙率达60%,弯曲90°基本没有裂纹,远超过普通硫酸阳极氧化膜,对进一步研发具有指导意义。     

建筑铝型材表面氧化膜的制备及其性能

目前,有关阳极氧化工艺参数对铝合金型材表面氧化膜的组织及性能影响的系统研究不多。对建筑用2024铝合金、7075铝合金和6063铝合金进行了表面阳极氧化改性处理,研究了阳极氧化时间、电流密度和冰乙酸添加量对表面氧化膜层的生长行为、表面形貌、膜厚、显微硬度和弹性模量的影响,并分析了其作用机理。结果表明,2024铝合金和7075铝合金表面氧化膜中都存在显微孔洞缺陷,而6063铝合金表面氧化膜较为致密均匀,没有显微孔洞缺陷存在;相同工艺条件下6063铝合金表面氧化膜的生长速度最快,其次为7075铝合金,2024铝合金表层氧化膜生长速度最慢;相同工艺条件下3种合金表面氧化膜显微硬度从小至大依次为:2024铝合金7075铝合金6063铝合金;3种合金氧化膜层的弹性模量从小至大依次为:2024铝合金7075铝合金6063铝合金。