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《哈尔滨工业大学》 1999年
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Al-Mg-Si合金表面电解刻蚀图纹化工艺过程与机制

安茂忠  
【摘要】:本文通过电化学测试,系统研究了Al-Mg-Si合金表面的电解刻蚀图纹化过程,并对电解刻蚀表面的形貌、组成及结构进行了分析,结合电解刻蚀过程的理论分析,探讨了Al-Mg-Si合金电解刻蚀图纹化的机制。 通过对Al-Mg-Si合金在各种溶液中的电流密度—电位曲线及电位—时间曲线的测量与分析,筛选出能够在Al-Mg-Si合金表面形成阻挡层的成分和对阻挡层有刻蚀(溶解)作用的成分,并进行复配实验对比,优选出偏硼酸钠-硼酸、酒石酸-碳酸钠、磷酸钠-正丁酸和柠檬酸钠-柠檬酸等4种图纹电解刻蚀液体系。经电解刻蚀处理及对刻蚀表面性能测试表明,在柠檬酸钠-柠檬酸体系中,由于没有理想的刻蚀剂,电解刻蚀的图纹相对较浅,但对溶液成分的含量及工艺条件进行合理的优化组合后,也可以得到比较形象、自然的仿木纹图案;在偏硼酸钠-硼酸体系中,优选出碳酸钠作为刻蚀剂,磷酸钠作为增粘剂,从而使电解刻蚀图纹形象逼真、刻痕深浅适中,经阳极氧化、电解着色后呈现出色彩对比分明、自然流畅、酷似木纹的图案,电解液中的主要成分偏硼酸钠、硼酸对电解刻蚀效果的影响规律基本一致,硼酸起到辅助形成阻挡层的作用,同时对电解液还有缓冲作用,工艺条件中的电流密度和时间优化组配,可以使电解刻蚀在室温下进行。该体系操作简便,电解液性能稳定,易于维护与调整。电解刻蚀获得的图纹可长久保持,其耐蚀性、耐磨性及耐侯性等与常规阳极氧化着色膜相同。 SEM分析表明,铝合金组成元素对图纹电解刻蚀效果有较大影响,为获得良好的图纹电解刻蚀效果,应采用低氢过电位元素作为铝合金的添加成分,如含Si的Al-Si合金、Al-Mg-Si合金等。Al-Mg-Si合金经电解刻蚀图纹化后,SEM、XRD和XPS分析表明,刻蚀表面由Al和Al_2O_3组成,Al_2O_3主要集中在图纹处,以α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3的形式存在。经过阳极氧化处理后,氧化膜的结构、组成没有太大变化,只是在氧化膜中引入SO_4~(2-),这是阳极氧化溶液中的阴离子向多孔层内部扩散及电迁移的结果,然而有图纹部分与无图纹部分的微观组织差别增大,图纹处氧化膜多孔层的孔密度和孔径较大。这样,在电解着色时,着色金属(以Ag盐着色为例)以胶体Ag及其氧化物Ag_2O胶团在图纹处氧化膜的微孔上相互交连,形成较大的胞状物,从而在图纹处呈现出较深的色彩。图纹处氧化膜较厚,无图纹部分较薄,氧化膜与基体界面分明,而电解着色膜与氧
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1999
【分类号】:TG662

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