70系铝合金阳极氧化膜的耐蚀性及腐蚀磨损行为研究

论文摘要

阳极氧化是一种非常普遍的铝合金表面处理技术,具有工艺简单、经济实用等特点。目前对铝合金阳极氧化膜层的研究主要集中在封孔和耐蚀性方面,而对膜层摩擦磨损研究较少,尤其是在腐蚀环境中膜层摩擦磨损的研究。现实生活中材料的使用环境往往不是单一的,因此对其在腐蚀环境下的摩擦磨损行为的研究更加具有现实意义及实用价值。本文选用硫酸溶液为电解液,首先对7075铝合金进行阳极氧化处理,然后对氧化_试样进行化学镀后处理,并对膜层的厚度、硬度、形貌、成分及耐蚀性进行测量分析;最后选用去离子水和3.5%的NaCl溶液作为液体介质,研究膜层在水中和盐水中的摩擦磨损行为。本文的主要工作和成果如下:1.采用数字覆层测厚仪、显微硬度仪、SEM、EDS及XRD对膜层的厚度、硬度及形貌结构等进行测量分析。结果表明氧化膜为双层结构且疏松多孔;氧化时间、电流密度、硫酸浓度的变化会影响膜层的厚度和硬度。2.对未封孔、化学镀及重铬酸钾封孔的铝合金氧化试样进行浸泡实验(在酸、碱、盐溶液中)和电化学实验(开路电位和Tafel极化曲线测试),结果表明,化学镀提高了氧化试样的耐蚀性,且使其自腐蚀电位升高了 130mV;膜层的耐腐蚀性,随氧化时间和硫酸浓度的增加先升高后降低,随电流密度的增加逐渐降低。3.研究了试样在腐蚀(盐水)介质中的磨损情况,结果表明:化学镀试样的耐腐蚀磨损性好于未封孔试样。随摩擦条件载荷增加,摩擦系数降低,磨损量波动式变化;转速增加,摩擦系数波动式变化,磨损量降低;磨损时间增加,摩擦系数和磨损量均线性升高。随膜层工艺参数氧化时间的增加,摩擦系数先升高后降低,而电流密度和硫酸浓度对其影响不大;随氧化时间、电流密度和硫酸浓度的增加,磨损量均表现为先降低后升高。4.研究了试样在水中的磨损情况和腐蚀磨损的交互作用,结果表明:水中磨损量始终小于盐水中磨损量,水中摩擦系数大于盐水中摩擦系数。试样磨损时水会在对磨件之间形成一层液膜,起到减小摩擦系数和切应力的作用,盐水液膜还将对膜层缺陷处产生腐蚀作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 铝及铝合金
• 1.2.1 铝及铝合金的特点
• 1.2.2 铝及铝合金的应用
• 1.2.3 铝及铝合金的表面处理技术
• 1.3 阳极氧化技术
• 1.3.1 发展历程与现状
• 1.3.2 阳极氧化机理
• 1.3.3 氧化膜的结构特点
• 1.3.4 氧化膜的性能
• 1.3.5 氧化膜性能的影响因素
• 1.3.6 氧化膜的后处理
• 1.4 腐蚀磨损
• 1.4.1 腐蚀磨损的研究历史
• 1.4.2 腐蚀磨损的影响因素
• 1.4.3 铝合金摩擦磨损的研究现状
• 1.5 本课题的研究目的和主要内容
• 第2章 实验条件与研究方法
• 2.1 本论文采用的研究方案
• 2.2 实验材料、试剂及仪器
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验试剂
• 2.2.3 实验仪器
• 2.3 阳极氧化膜的制备
• 2.4 阳极氧化膜的后处理
• 2.5 测试方法
• 2.6 膜层的耐蚀性测试
• 2.7 膜层的摩擦磨损测试
• 第3章 氧化膜的制备、后处理及膜层分析
• 3.1 阳极氧化膜的制备
• 3.2 阳极氧化膜的后处理
• 3.3 膜层分析
• 3.3.1 膜层形貌及成分分析
• 3.3.2 氧化膜的厚度
• 3.3.3 氧化膜的硬度
• 3.4 本章小结
• 第4章 阳极氧化膜的耐蚀性研究
• 4.1 浸泡实验
• 4.1.1 在氯化钠中浸泡
• 4.1.2 在盐酸中浸泡
• 4.1.3 在氢氧化钠中浸泡
• 4.2 电化学测试
• 4.2.1 测试前的准备
• 4.2.2 开路电位测试
• 4.2.3 Tafel极化曲线测试
• 4.3 本章小结
• 第5章 阳极氧化膜的腐蚀磨损的研究
• 5.1 腐蚀磨损规律
• 5.2 化学镀封孔对腐蚀磨损的影响
• 5.3 摩擦条件对膜层的腐蚀磨损的影响
• 5.3.1 载荷影响
• 5.3.2 转速影响
• 5.3.3 时间影响
• 5.4 氧化膜工艺参数对腐蚀磨损的影响
• 5.4.1 时间影响
• 5.4.2 电流密度影响
• 5.4.3 硫酸浓度影响
• 5.5 腐蚀磨损分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果