2A12铝合金硬质阳极氧化工艺及性能研究

论文摘要

以2A12高合金化铝合金为研究对象，研究了硫酸为电解液的直流阳极氧化工艺，并用光学显微镜、显微硬度计、扫描电子显微镜、Taber磨损试验机、表面粗糙度仪等方法，观察分析了2A12铝合金直流阳极氧化膜的显微形貌、膜层厚度均匀性、表面粗糙度以及膜层硬度和耐磨性。研究了硬质阳极氧化膜层不均匀产生的原因，结果显示，铝合金原材料显微组织中的粗晶区和细晶区，在阳极氧化过程中，膜层的生长速度不同，导致膜层的厚度不均匀。外贸转包生产中对2A12铝合金硬质阳极氧化膜的硬度和表面粗糙度等性能提出了较高的要求，同时要求采用铬酸阳极氧化作为保护层，对工件的局部进行硬质阳极氧化处理。针对这些特殊要求，研究了提高氧化膜层均匀性、硬度和表面粗糙度等综合性能的硬质阳极氧化工艺技术。引入DOE（Design of Experiment）实验方案优化了工艺参数，得到了2A12在纯硫酸电解液中硬质阳极氧化的最佳工艺方案为：硫酸浓度330g/L；溶液温度-3℃；电流密度2.5A/dm2；电流上升时间20min；阳极化时间60分。硬质阳极化膜的粗糙度与膜层表面的孔洞关系密切，研究显示，控制硬质阳极化处理时的电流密度上升时间，可以在膜层生长的初期降低材料的溶解作用，减少膜层中孔洞的数量，从而获得相对致密的氧化膜，保证了膜层的粗糙度要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 铝合金阳极氧化工艺及其发展
• 1.2.1 铝阳极氧化成膜机理
• 1.2.2 阳极氧化膜的制备方法
• 1.2.3 硬质阳极氧化膜的组成和结构
• 1.2.4 硬质阳极氧化的分类
• 1.2.4.1 在硫酸电解液中进行的硬质阳极氧化工艺
• 1.2.4.2 在有机酸电解液中进行的硬质阳极氧化工艺
• 1.2.4.3 在混合酸电解液中进行的硬质阳极氧化工艺
• 1.2.5 合金成分及结构的影响
• 1.2.6 国内外研究现状
• 1.2.6.1 合金组织结构的影响，硬质膜对合金性能的影响
• 1.2.6.2 溶液化学组成的改进
• 1.2.6.3 溶液浓度和温度的影响
• 1.2.6.4 电气条件的改进
• 1.2.6.5 新型阳极氧化工艺的研究
• 第二章 试验设计
• 2.1 本课题选题的目的和意义
• 2.2 本课题研究的主要内容
• 2.3 研究条件和试验方案
• 2.3.1 试样件的加工和试验设备的配置
• 2.3.2 硬质阳极氧化工艺参数的确定
• 第三章 试验结果分析与优化
• 3.1 不同硫酸浓度下的硬质阳极氧化试验结果
• 3.2 膜层厚度不均匀性的分析
• 3.2.1 数据统计和工艺试验
• 3.2.2 分析讨论
• 3.3 硬质阳极氧化膜层磨削方法的比较
• 3.4 正交实验的方法优化工艺参数
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢