鋁及其合金氧化著色一步法技術(shù)研究.pdf

1、鋁及其合金由于其優(yōu)異的性能而被廣泛用于汽車、航天航空、電子、家用電器等行業(yè)。但其耐腐蝕和裝飾性能不好，要經(jīng)過一定表面處理后才能應(yīng)用。陽極氧化是有效提高鋁及其合金表面耐腐蝕、耐磨和裝飾性能的方法之一。傳統(tǒng)的鋁合金陽極氧化技術(shù)存在許多不足之處，例如，工藝復(fù)雜、成本高、氧化電解液對環(huán)境不友好等。本文針對目前鋁合金氧化技術(shù)存在的問題，采用特殊的復(fù)合電解液，研究開發(fā)出鋁及其合金新型氧化著色一步法技術(shù)，并對該項技術(shù)進行了初步的中試研究。研究工作主要

2、包括以下幾個方面： 1.研究開發(fā)了一種鋁氧化著色一步法技術(shù)。將鋁材料置于三種分別由草酸、硼酸、磺基水楊酸為主體，配合成膜促進劑和成膜添加劑組成的復(fù)合電解液中，采用恒電壓陽極氧化技術(shù)(50~60 V)，溶液溫度為20~60 ℃時，在鋁金屬表面可快速形成一層黃色、灰色和香檳色系列的氧化膜層，該膜層具有優(yōu)異的耐腐蝕、耐磨和裝飾性能。研究了電解液組分、電解工藝參數(shù)等對膜層性能的影響，采用了描電子顯微鏡(SEM)檢測了膜層的微觀形貌。研

3、究表明：電解液組分、峰值電流密度以及溶液攪拌對氧化過程和氧化膜性能會產(chǎn)生影響。各色系電解液組成為：黃色系，草酸6~8 g/L，成膜促進劑5~10 g/L；灰色系，硼酸30~40 g/L，成膜促進劑5~10 g/L，成膜添加劑A0.5~2.0 g/L；香檳色系，磺基水楊酸60~70 g/L，成膜添加劑B5-8 g/L，Na2WO40.5~1.0 g/L。 2.研究開發(fā)了一種硬鋁合金陽極氧化技術(shù)。將硬鋁合金(2024)置于由硼酸等

4、組成的復(fù)合電解液中，采用恒電壓氧化技術(shù)，在硬鋁合金表面可獲得一層深灰色氧化膜層，該膜層均勻，富有陶瓷光澤，具有較好的硬度和耐腐蝕性能。工藝研究表明，前處理對氧化影響較大，物理前處理對成膜不利，一般采用化學(xué)處理方式；峰值電流密度越大，膜層越厚；溫度要控制在25℃以下；X射線能譜(EDS)測試表明，膜層主要組成元素為O、Al，同時含有少量P、S和C，沒有檢測到Cu元素。X射線衍射(XRD)相分析表明，膜層主要呈非晶態(tài)；表面和截面掃描電鏡分析

5、表明，膜層表面呈多孔狀，孔徑約為20 nm；孔壁伸向基底，但不垂直于基底；孔壁不連續(xù)，像是由許多細小顆粒堆積而成。 3.采用電化學(xué)方法和SEM分析了氧化著色技術(shù)成膜過程，探討了電解液各組分在成膜過程中的作用。研究表明，電解液組分對膜層性能影響較大，成膜促進劑能起到提高電流密度，加速成膜的作用；成膜添加劑能均勻膜層，細化膜層顆粒，只有三種組分共同作用才能形成理想膜層。氧化膜的形成與特殊電解質(zhì)組分及工藝條件都有較大關(guān)系，在大電流的