高硅铝合金阳极氧化及氧化膜封孔工艺研究

论文摘要

高硅铝合金的含硅量高达13%～15%,是一种新型的铝合金材料。与传统材料相比,高硅铝合金具有许多的优点,如强度高和塑性好等。采用硫酸作为高硅铝合金阳极氧化的基础电解液,确定了阳极氧化的温度、时间和电流密度,在此基础上分别选用三种不同的有机酸(柠檬酸、草酸、酒石酸)作为阳极氧化的添加剂,讨论了不同的有机酸浓度对膜层生长和膜层质量的影响,最终确定了三种有机酸的最佳加入量,分别为,草酸：5g/L；柠檬酸：15g/L；酒石酸：5g/L。通过重铬酸钾点滴试验、中性盐雾试验、极化曲线测定了四种不同体系的阳极氧化膜的耐腐蚀性,结果表明加入了有机酸的电解液生成的阳极氧化膜耐腐蚀性优于于未加入的,其中加入柠檬酸的电解液生成的阳极氧化膜的耐蚀性优于其他三种；采用SEM、 XRD、EDS对阳极氧化膜的微观形貌、截面厚度、成分和结构进行了分析,结果表明：有机酸的加入没有改变膜层的结构和组成,但能够增加膜层厚度,其中柠檬酸对膜厚的增大作用最强。对高硅铝合金的阳极氧化膜进行了封孔工艺的研究。从封孔机理入手探讨了硬脂酸浓度、时间、温度对封孔后的氧化膜的耐腐蚀性的影响,最终确定了这种封孔方法的最佳工艺参数：硬脂酸封孔液浓度为100%,封孔时间为45min,封孔温度为95℃；采用SEM、EDS对硬脂酸封孔后的阳极氧化膜的微观形貌和组成进行了分析,结果表明,封孔后的阳极氧化表面出现了碳元素。通过浸泡实验、滴碱实验、极化曲线法对不同的封孔方法后的阳极氧化膜的耐腐蚀性进行了研究,发现硬脂酸封孔方法的耐蚀性是最好的,这些封孔方法包括：热封孔、冷封孔、醋酸镍封孔、重铬酸钾封孔及硬脂酸封孔；通过SEM对不同的封孔方法处理过的阳极氧化膜的微观形貌进行分析,结果表明封孔后的阳极氧化膜表面更加平整,光滑,原本的表面形态得到了改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 铝的阳极氧化技术
• 1.2.1 阳极氧化膜的生成机制
• 1.2.2 阳极氧化膜的结构、组成、生长过程及制备方法
• 1.3 阳极氧化膜性能（应用）及影响因素
• 1.3.1 阳极氧化膜的性能及应用
• 1.3.2 影响阳极氧化膜的性能的因素
• 1.4 阳极氧化膜的封闭技术及发展现状
• 1.4.1 热封孔（含高温水蒸气封孔）
• 1.4.2 常温封孔
• 1.4.3 无机盐封孔
• 1.4.4 有机酸封孔
• 1.4.5 其它封孔方法
• 1.4.6 封孔造成阳极氧化膜的缺陷
• 1.5 选题目的及意义
• 1.6 本课题的主要研究内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验材料与仪器
• 2.2 高硅铝合金阳极氧化膜制备与封闭
• 2.2.1 工艺流程
• 2.2.2 铝合金表面预处理
• 2.2.3 铝合金阳极氧化实验
• 2.2.4 铝合金阳极氧化膜封闭实验
• 2.3 高硅铝合金阳极氧化膜的表征
• 2.3.1 阳极氧化膜外观质量
• 2.3.2 阳极氧化膜重测试
• 2.3.3 阳极氧化膜厚度测量
• 2.3.4 阳极氧化膜耐蚀性测试
• 2.3.5 阳极氧化膜封孔质量检测
• 2.3.6 阳极氧化膜组成、形貌及结构分析
• 2.4 高硅铝合金阳极氧化膜电化学行为的测试
• 2.4.1 电化学测试体系
• 2.4.2 极化曲线的测量
• 第3章 有机酸对高硅铝合金阳极氧化影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 草酸对阳极氧化膜的影响
• 3.3.2 柠檬酸对阳极氧化膜的影响
• 3.3.3 酒石酸对阳极氧化膜的影响
• 3.3.4 不同电解液中阳极氧化膜外观质量
• 3.3.5 不同电解液中阳极氧化的规律
• 3.3.6 不同电解液中阳极氧化膜厚度对比
• 3.3.7 不同电解液中阳极氧化膜耐蚀性对比
• 3.3.8 不同电解液中阳极氧化膜电化学行为对比
• 3.3.9 不同电解液中阳极氧化膜表面形态、结构及组成分析
• 3.3.10 高硅铝合金阳极氧化机理
• 3.4 本章小结
• 第4章 高硅铝合金阳极氧化膜封孔实验
• 4.1 前言
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 硬脂酸-异丙醇溶液浓度的影响
• 4.3.2 硬脂酸封孔液封闭时间的影响
• 4.3.3 硬脂酸封孔液封闭温度的影响
• 4.3.4 硬脂酸封孔对膜层外观及组成的影响
• 4.3.5 不同封孔工艺的封孔质量
• 4.3.6 不同封孔工艺的氧化膜耐蚀性比较
• 4.3.7 不同封孔工艺的氧化膜的电化学行为
• 4.3.8 不同封孔工艺对膜层形貌的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢