高硅高銅鋁合金硬質陽極氧化膜性能研究.pdf

1、高硅高銅鑄造鋁合金具有良好的鑄造性，強度高及可加工性等特點，被廣泛應用于建筑行業(yè)、航天及汽車行業(yè)。鋁合金表面硬質陽極氧化可進一步提高其硬度及耐磨性，但是高銅高硅鋁合金中銅元素及硅元素含量較高，在制備硬質陽極氧化膜過程中容易發(fā)生燒蝕現象。本論文以高硅高銅鋁合金為研究對象，以酒石酸、草酸為電解液，研究不同電源模式下的硬質陽極氧化工藝。主要研究成果包括以下內容：
　　1.直流模式下高銅高硅鋁合金陽極氧化膜的制備及性能。采用酒石酸-草酸混

2、合電解液，研究氧化時間、氧化電壓、電解液溫度對鋁合金陽極氧化膜性能的影響。在此電源模式下優(yōu)化的氧化電壓為120 V，氧化時間為50 min，電解液溫度為15℃，在此工藝條件下氧化膜的各項性能為：硬質氧化膜的自腐蝕電位為-0.8 V vs. Ag/AgCl，自腐蝕電流為1.12 E-6 A/cm2，摩擦系數為0.34，氧化膜厚度為12.5μm，硬度值為452 HV，氧化膜孔洞均勻致密無微裂紋。在適宜的氧化電壓范圍內，氧化膜的顯微硬度隨之增

3、加而增加，當超過130 V時，陽極氧化反應更劇烈，酸對膜層的場致溶解加劇，孔隙率增大，膜層的顯微硬度不斷減小。隨著氧化時間的延長，氧化膜逐漸變厚，氧化膜的孔隙率降低，顯微硬度隨著膜厚的增加而增大。
　　2.交流電模式下高銅高硅鋁合金陽極氧化膜的制備及性能。電解液成分采用酒石酸-草酸混合，優(yōu)化氧化電壓為120 V，氧化時間及電解液溫度分別為50 min、15℃。研究發(fā)現氧化膜的硬度及厚度隨氧化電壓升高至120 V后隨之減小，氧化電壓

4、為110 V時，氧化膜硬度為456 HV，厚度為13.7μm，氧化膜孔洞均勻致密，當氧化電壓超過120 V時，產生較高的反應熱加速氧化膜溶解導致膜厚降低。高草酸濃度影響氧化膜的溶解速度，草酸吸附于氧化膜上，形成一層抑制H+濃度變化的緩沖層降低氧化電壓。高草酸濃度下通過實驗優(yōu)化的工藝參數為：電壓為55 V，氧化時間控制為60 min，電解液溫度控制為15℃。電壓為55 V時氧化膜的自腐蝕電位為-1.2 V vs. Ag/AgCl，0.98

5、E-6 A/cm2，氧化膜的硬度為430 HV，摩擦系數為0.35。
　　3.脈沖電源模式下高銅高硅鋁合金陽極氧化膜的制備及性能。在脈沖電源的特點為電流在短時間內通過，在防止氧化膜過熱前斷開電流的提供，使得氧化膜均勻的生長而不被燒蝕。脈沖電源模式下氧化膜制備工藝的優(yōu)化參數為：占空比為70％，氧化頻率為600 Hz，氧化時間為60 min，氧化液溫度為15℃， 此時氧化膜的硬度為553 HV，厚度為15μm，自腐蝕電位為-