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铝合金阳极氧化快速成膜研究

安家菊  
【摘要】:本文研究了铝合金在大脉冲电流下的硬质阳极氧化工艺,并用涡流测厚仪、显微硬度计、扫描电镜、XRD等检测手段,检测并观察了硫酸为基的电解液中生成的硬质阳极氧化膜的力学性能、结构特点及显微形貌。 根据企业对活塞顶面硬质阳极氧化膜膜层性能的要求,实验室自行设计了一套在大脉冲电流下进行硬质阳极氧化处理的装置。以广泛被采用的硫酸浓度18%为基础电解液,通过加入添加剂,改进电源和冷却装置等措施,开发出了一大电流下的快速成膜新工艺,此新工艺的优化参数为:基值电流I_1=5A,脉冲电流I_2=7A,频率f=10Hz,梯形脉冲的上升时间和下降时间为5s,且脉冲波形可任意调节;电流密度5.5~8A/dm~2,槽液温度-5~20℃,氧化时间0~60min;采用氧化槽与活塞内外冷却的复合冷却方式的氧化条件下生成的硬质氧化膜厚度是目前阳极氧化方法的3~4倍,膜厚可达107μm,硬度HV为350~600。加入的添加剂拓宽了电解液氧化的温度范围至室温。使用的大电流密度是目前阳极氧化方法的2~3倍,大大提高了氧化膜的生长速度(生长速度约为1.7μm/min,超过了目前的HEA技术,其生长速度为1.0μm/min),同时也避免了“烧蚀”现象的产生。在封孔处理中,使用纳米封闭剂,纳米微粒渗透到多孔层中,有效地阻挡了多孔层受外界杂质的污染,增强了硬质阳极氧化膜的耐腐蚀性及耐磨性,提高了活塞的使用寿命。此新工艺方法简单、操作方便、生成的氧化膜膜层致密、厚度高、硬度高、成膜速度快,实现了快速成膜。 通过扫描电镜观察氧化膜的微观形貌时,可以清晰地观察到氧化膜与基体结合紧密,氧化膜由致密的阻挡层和疏松的多孔层构成。其中,致密的阻挡层


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