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铝的高压复合阳极氧化

作　者: 于晓慧
导　师: 黄根良
学　校: 江苏大学
专　业: 材料学
关键词: 铝复合阳极氧化 Al2O3微粒磷酸
分类号: TG174.451
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

铝合金阳极氧化技术是一种应用广泛的铝合金表面处理技术，在机械、化工、电器、轻工等工业领域都获得广泛应用。目前，铝及铝合金的阳极氧化技术已趋于成熟，因此突破传统思路，采取更新的技术，在铝及铝合金的表面获得性能更优的阳极氧化膜就成为新的研究方向。本课题采用了一种铝阳极氧化新方法，即在酸性电解液中添加难溶微粒进行铝合金的复合阳极氧化，制得的阳极氧化膜层内含有一定量的固体微粒。试验是在磷酸电解液中加入亚微米级的Al₂O₃难溶性粉体，对铝或铝合金进行复合阳极氧化。全面分析了影响复合阳极氧化工艺的各种因素。试验证实，阳极氧化电压，电流密度，搅拌强度，温度，固体微粒的浓度，以及表面活性剂等因素都对复合阳极氧化有一定的影响，改变这些参数就能改变膜层的组织和性能。通过分析膜层的组织和性能，如氧化膜的厚度、显微硬度、以及膜层的耐腐蚀性等，确定复合阳极氧化的最佳工艺条件为：温度20℃，Al₂O₃粉体的添加量为1.0g／L，Al₂O₃微粉的平均粒度为0.1μm，搅拌速度为1450r／min。采用扫描电镜等观察分析仪器，对复合阳极氧化膜层进行分析。结果表明，铝复合阳极氧化膜的孔径大小与磷酸中普通阳极氧化的基本相同，孔径呈现出不规则的圆形，孔的密度较高，孔隙率比相同条件下普通阳极氧化膜的孔隙率要小一些，孔与表面是相互垂直的。在此基础上初步地探讨了添加微粒的复合阳极氧化的成膜机理。在体系中添加Al₂O₃粉体和未添加Al₂O₃粉体，所得到的膜层性能是不同的。当加入Al₂O₃粉体时得到的膜层在厚度，显微硬度，以及耐NaOH的腐蚀性上均有提高，并且添加Al₂O₃粉体体系所得到的氧化膜的击穿电压比未添加Al₂O₃体系的击穿电压约高10V。此外，试验结果还表明，与硬质阳极氧化相比，复合阳极氧化膜层的厚度和硬度略低于（或是相当于）硬质阳极氧化膜的厚度和硬度，但复合高硬度的固体微粒后，硬度提高，使膜层的耐磨性改善。而且复合阳极氧化不需要硬质阳极氧化那样严格的工艺条件，具有能耗小、成本低的特点，拥有更好的应用前景。在酸性电解液中，尤其是在磷酸电解液中，添加微粉的复合阳极氧化是一种比较新的铝及铝合金表面处理技术，国内外在这方面的研究开展得较少，本文在这方面所做的一些工作将对这项新工艺的推广起到一定的促进作用。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-27
  1.1 前言  12-13
  1.2 铝及铝合金的阳极氧化技术  13-23
    1.2.1 铝及铝合金阳极氧化技术的发展历史  13-14
    1.2.2 铝及铝合金阳极氧化膜层制备方法及结构  14-16
    1.2.3 铝及铝合金阳极氧化膜层的性能  16-18
    1.2.4 铝及铝合金阳极氧化的机理及其膜层的生长过程  18-21
    1.2.5 铝及铝合金阳极氧化技术的应用  21-22
    1.2.6 铝及铝合金阳极氧化技术当前的研究方向  22-23
  1.3 铝及铝合金硬质阳极氧化技术  23-24
  1.4 铝及铝合金复合阳极氧化技术  24-25
  1.5 复合阳极氧化工艺与普通阳极氧化工艺的比较  25
  1.6 论文选题的目的和意义  25-27
第二章铝在磷酸中的复合阳极氧化工艺的研究  27-33
  2.1 实验材料与仪器  27-28
    2.1.1 实验材料  27
    2.1.2 实验仪器  27-28
  2.2 实验方法  28-32
    2.2.1 复合阳极氧化工艺  28
    2.2.2 预处理  28-29
    2.2.3 复合阳极氧化的过程  29-32
  2.3 小结  32-33
第三章复合阳极氧化膜层成分、形貌及结构分析  33-41
  3.1 膜层的成分  33-34
    3.1.1 普通阳极氧化膜层的成分  33
    3.1.2 复合阳极氧化膜层的成分  33-34
  3.2 膜层的形貌  34-36
    3.2.1 普通阳极氧化膜层的形貌  34-35
    3.2.2 复合阳极氧化膜层的形貌  35-36
  3.3 膜层的结构  36-39
    3.3.1 普通阳极氧化膜层的结构  36-39
    3.3.2 复合阳极氧化膜层的结构  39
  3.4 小结  39-41
第四章复合阳极氧化膜成膜机理的初探  41-44
  4.1 阳极氧化膜的成膜机理  41
  4.2 复合阳极氧化膜的成膜机理的探讨  41-43
  4.3 小结  43-44
第五章复合阳极氧化膜层的性能  44-49
  5.1 膜层性能  44-47
    5.1.1 膜层的厚度  44-45
    5.1.2 膜层的显微硬度  45
    5.1.3 膜层的耐腐蚀性能  45-46
    5.1.4 膜层的耐磨性  46-47
    5.1.5 膜层其它性能  47
  5.2 复合、普通与硬质阳极氧化膜层性能的比较  47-48
  5.3 小结  48-49
第六章影响复合阳极氧化膜层性能的因素  49-60
  6.1 Al_2O_3粉体添加量对膜层性能的影响  49-51
  6.2 Al_2O_3粉体的平均粒度对膜层性能的影响  51-53
  6.3 搅拌强度对膜层性能的影响  53-54
  6.4 阳极氧化的电压对膜层性能的影响  54-56
  6.5 表面活性剂对膜层性能的影响  56-57
  6.6 其它影响因素  57-58
  6.7 小结  58-60
第七章结论与展望  60-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
攻读硕士期间发表的论文  66

铝的高压复合阳极氧化

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