鋁合金陽極氧化膜結(jié)構(gòu)、制備工藝及顯微硬度的關(guān)系研究

1、鋁合金陽極氧化膜結(jié)構(gòu)、制備工藝及顯微硬度的關(guān)系研究 北京化工大學(xué) 碩士研究生學(xué)位論文 日期：二。一三年五月二十四 北京化工大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 作者簽名：張連日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 學(xué)位論文作者完全了解北京化工大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬北京化工大學(xué)。學(xué)校有

2、權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許學(xué)位論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。 保密論文注釋：本學(xué)位論文屬于保密范圍，在上年解密后適用本授權(quán)書。非保密論文注釋：本學(xué)位論文不屬于保密范圍，適用本授權(quán)書。作者簽名：圣氐盛導(dǎo)師簽名：茹址日期：墨！至苧： 日期：三魚叢； 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 中圖分類號(hào)學(xué)科分類號(hào)論文編號(hào)密級(jí)公開學(xué)位授予單位代碼學(xué)位授予單位名稱北京化工大學(xué) 作者姓名張培學(xué)號(hào)獲學(xué)位專業(yè)名稱材料科學(xué)與工程獲學(xué)位專業(yè)代碼 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯委員會(huì)情況 姓名職稱工作單位學(xué)科專長 指導(dǎo)教師左禹教授北京化工大學(xué)

3、金屬腐蝕與防護(hù)評(píng)閱人趙景茂研究員北京化工大學(xué)金屬腐蝕與防護(hù)評(píng)閱人趙旭輝副教授北京化工大學(xué)材料學(xué)評(píng)閱人 評(píng)閱人 評(píng)閱人 徽員會(huì)端何業(yè)東教授北京科技大學(xué)材料表面化學(xué)與技術(shù)答辯委員于中振教授北京化工大學(xué)材料學(xué)答辯委員李志林教授北京化工大學(xué)材料學(xué)答辯委員熊金平副教授北京化工大學(xué)金屬腐蝕與防護(hù)答辯委員吉靜副教授北京化工大學(xué)金屬腐蝕與防護(hù)答辯委員唐聿明副教授北京化工大學(xué)金屬腐蝕與防護(hù)注：一論文類型：基礎(chǔ)研究應(yīng)用研究開發(fā)研究其它 二中圖分類號(hào)在中國圖書資料分類法查詢。 三學(xué)科分類號(hào)在中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（）學(xué)科分類與代碼中查 詢。四論文編號(hào)由單位代碼和年份及學(xué)號(hào)的后四位組成。 摘要 摘要 鋁合金的密度低、

4、比強(qiáng)度高，具有良好的力學(xué)性能、良好的耐蝕性、優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和良好的鑄造性能等，鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。為了提高鋁合金的顯微硬度，需要對(duì)鋁合金進(jìn)行陽極氧化的表面處理。傳統(tǒng)陽極氧化工藝制備的鋁合金陽極氧化膜的耐蝕性不高，強(qiáng)酸對(duì)氧化膜的溶解較強(qiáng)，且膜層的顯微硬度普遍偏低。然而，混合酸陽極氧化工藝以其操作簡單方便、成本低、可以進(jìn)行現(xiàn)場常溫處理、所制備的膜層的顯微硬度較高的特點(diǎn)，在取代傳統(tǒng)陽極氧化工藝方面有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。因此，本論文研究開發(fā)了鋁合金在硫酸草酸混合電解液中制備陽極氧化膜的工藝。主要工作結(jié)果如下： 采用硫酸草酸混合電解液在鋁合金表面制備了陽極氧化膜，研究了電流密度、氧化時(shí)間、硫酸濃度

5、、草酸濃度、三乙醇胺濃度鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度的影響，得到優(yōu)化的氧化工藝為，草酸，三乙醇胺，乳酸，丙三醇，蘋果酸，硫酸鋁，電流密度為榭，氧化時(shí)間為。該工藝條件制備的鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度為，表面均勻，色澤均一，呈灰白色。在適宜的電流密度范圍內(nèi)，鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度隨之增加而增大，當(dāng)電流密度超過了臨界值時(shí)，膜層的顯微硬度值不斷減小。鋁合金陽極氧化膜的厚度隨著電流密度的增加而增大。沸水封閉后的鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度值幾乎都大幅度下降。 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 隨著氧化時(shí)間延長，鋁合金陽極氧化膜的孔隙率會(huì)減小。隨著氧化時(shí)間延長，氧化膜逐漸變厚?？紫堵实臏p小會(huì)導(dǎo)致顯微硬度的測(cè)量值增

6、大，即維氏硬度隨膜厚的增加而增大。電流密度增大導(dǎo)致陽極氧化反應(yīng)更劇烈，酸對(duì)膜層的場致溶解加強(qiáng)，孔隙率增大，導(dǎo)致氧化膜的正六角圓孔柱狀胞點(diǎn)陣遭到破壞，膜胞之間出現(xiàn)間隙，膜層不能以一個(gè)連續(xù)整體來承受外加載荷，導(dǎo)致鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度變小。膜胞規(guī)整度越高，點(diǎn)陣排布的連續(xù)性越好，氧化膜的顯微硬度越大。 鋁合金陽極氧化膜的孔間距與電流密度近似為線性關(guān)系?？讖诫S著電流密度的增加而增大，大的電流密度對(duì)應(yīng)于高的氧化電壓，提供更大的氧化生長動(dòng)力來形成更多的氧化物，孔壁被進(jìn)一步擠壓，氧化膜的孔徑變得越來越大。電流密度的增加導(dǎo)致氧化電壓增大，酸液對(duì)氧化膜的場致溶解加強(qiáng)，孔壁變薄，孔隙率隨之增加而增大。 通過研

7、究不同電流密度制備的鋁合金陽極氧化膜在溶液中浸泡不同時(shí)間的電化學(xué)阻抗行為，發(fā)現(xiàn)侵蝕性離子彳艮容易通過未經(jīng)封閉的鋁合金陽極氧化膜的多孔層到達(dá)阻擋層，在交流阻抗譜上顯示的是氧化膜阻擋層的信息，經(jīng)沸水封閉的鋁合金陽極氧化膜在中高頻段的阻抗模值均比未封閉的氧化膜的阻抗模值高，表明進(jìn)入孔內(nèi)的沸水與孔壁和孔底的無水氧化鋁發(fā)生反應(yīng)生成水合氧化鋁，體積膨脹將孔充分地封閉。鋁合金陽極氧化膜的組織結(jié)構(gòu)和致密性與氧化膜的硬度和屏蔽性都有密切關(guān)聯(lián)，組織結(jié)構(gòu)越均勻致密，膜層的顯微硬度越高，屏蔽性也越好。關(guān)鍵詞：鋁合金，陽極氧化，顯微硬度，微觀形貌，孔洞結(jié)構(gòu)參數(shù)，電化學(xué)阻抗 礬 ， 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 、：（），

8、， ，。：。 、歷 ， ， ， ， （）一， 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 ， ：， 目錄 目錄 第一章緒論鋁及鋁合金的概述鋁合金表面處理技術(shù)鋁合金陽極氧化反應(yīng)鋁陽極氧化工藝的研究進(jìn)展硫酸法陽極氧化工藝磷酸法陽極氧化工藝草酸法陽極氧化工藝鉻酸法陽極氧化工藝混合酸法陽極氧化工藝鋁陽極氧化膜的結(jié)構(gòu)陽極氧化膜的性能氧化膜的多孔性氧化膜的光性能氧化膜的吸附性能氧化膜的硬度氧化膜韻結(jié)合力鋁陽極氧化膜的自組織行為鋁陽極氧化膜的耐磨性能一鋁陽極氧化膜的耐蝕性論文的研究意義和研究內(nèi)容論文的研究意義論文的研究內(nèi)容 第二章實(shí)驗(yàn)方法前言實(shí)驗(yàn)材料陽極氧化工藝一 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文 鋁合金陽極氧化膜的測(cè)試方法氧化膜的

9、外觀檢測(cè)氧化膜厚度的測(cè)試氧化膜顯微硬度的測(cè)試氧化膜表面形貌觀察氧化膜的孔隙率分析氧化膜的相組成及化學(xué)成分分析電化學(xué)性質(zhì)測(cè)試 第三章鋁合金陽極氧化工藝及影響因素的研究前言鋁合金陽極氧化膜的制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果一陽極氧化工藝的正交實(shí)驗(yàn)陽極氧化工藝的優(yōu)化電流密度對(duì)氧化膜顯微硬度的影響電流密度對(duì)氧化膜厚度的影響封孔后的正交實(shí)驗(yàn)氧化膜的相組成分析氧化膜的化學(xué)組成分析本章結(jié)論 第四章鋁合金陽極氧化膜顯微硬度與表面孔洞結(jié)構(gòu)的關(guān)系前言硫酸草酸陽極氧化工藝實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同氧化時(shí)間制備的鋁合金陽極氧化膜的表面形貌和顯微硬度不同電流密度制備的鋁合金陽極氧化膜的表面形貌和顯微硬度本章結(jié)論第五章鋁合金陽極氧化膜底面孔洞結(jié)構(gòu)與電流密度的關(guān)系 目錄 前言陽極氧化工藝及陰極逆電剝離和擴(kuò)孔實(shí)驗(yàn)結(jié)果一不同電流密度制備的鋁合金陽極氧化膜的底面形貌鋁合金陽極氧化膜的底面孔間距與電流密度的關(guān)系鋁合金陽極氧化膜的底面孔徑與電流密度的關(guān)系鋁合金陽極氧化膜的底面孔隙率與電流密度的關(guān)系本章結(jié)論一 第六章鋁合金陽極氧化膜的電化學(xué)阻抗性質(zhì)前言電化學(xué)阻抗譜的測(cè)試一實(shí)驗(yàn)結(jié)果一鋁合金陽極氧化膜的電化學(xué)阻抗譜的等效電路未封閉的鋁合金陽極氧化膜浸泡的電化學(xué)行為沸水封閉的鋁合金陽極氧化膜浸泡的電化學(xué)行為制備的未封閉和沸水封閉的鋁合金陽極氧化膜浸泡不同時(shí)間的電 化學(xué)行為制備的未封閉和沸水封閉的鋁合金陽極氧