鋁合金表面Al2O3陶瓷化制備新技術研究.pdf

1、本課題在現(xiàn)有硬質(zhì)陽極氧化陶瓷膜制備的研究基礎上,對稀土鹽硫酸高鈰及與有機酸復合添加時對陶瓷氧化膜硬度、成膜速度及耐磨性方面的影響進行研究,以進一步探究制備高硬度鋁合金Al2O3陶瓷膜的新技術。
　　本文采用6061鋁合金最佳氧化工藝參數(shù),以硬度、成膜速度作為主要評價指標,用顯微硬度計(MVC-1000JMT1)及數(shù)字式覆層測厚儀(TT230)測定氧化膜硬度及厚度,優(yōu)選出硫酸高鈰的最佳濃度為0.8mmol/L。以硫酸濃度、氧化溫度作

2、為變量,確定出含硫酸高鈰電解液最佳硫酸質(zhì)量分數(shù)為14％,氧化溫度為-2℃。通過計算機顯微圖像分析儀(XJP-6A)分析氧化膜的微觀形貌,利用摩擦試驗機(MM-200)測氧化膜摩擦系數(shù),結果表明:同溫度條件下含硫酸高鈰電解液中制備的氧化膜較普通硬質(zhì)氧化膜的光潔度、致密性更好,溫度升高到0℃以上時無普通硬質(zhì)氧化會出現(xiàn)的蝕坑,且溫度升高時膜層外觀質(zhì)量下降趨勢明顯變?nèi)?這可能是基于Ce4+特殊電子結構對氧化膜轉化起到催化效應,且能阻礙已形成氧化

3、膜在硫酸電解液中的溶解。
　　進一步添加有機酸:5-磺基水楊酸、檸檬酸、草酸,比較不同濃度下氧化膜微觀硬度及成膜速度,選擇檸檬酸作為與硫酸高鈰最佳協(xié)同作用的有機羧酸,且最佳濃度為0.18mol/L。以氧化時間及電流密度兩個重要參數(shù)為變量,比較不同參數(shù)下膜層的微觀硬度及成膜速度,結果表明,復合添加劑下,電流密度為4.5A/dm2,氧化時間在50-70min內(nèi)時能制備出硬度達到520HV以上的Al2O3陶瓷膜。通過SEM掃描電鏡分析氧

4、化膜表面形貌,發(fā)現(xiàn)添加硫酸高鈰后的氧化膜微觀形貌較普通硫酸硬質(zhì)陽極氧化膜致密、平整,而與檸檬酸復合添加時氧化膜致密度、光潔度得到極大提升。通過EDS能譜分析發(fā)現(xiàn),Ce4+并未進入氧化膜參與膜層組成。有機酸根離子與Ce4+發(fā)生絡合反應,生成的絡合離子從氧化反應表面搬運H+,加速膜層生長,且酸根離子和溶解出的Al3+也能發(fā)生絡合反應參與搬運H+的過程,氧化膜快速生長,使單胞排列緊密規(guī)則,氧化膜性能得以提高。檸檬酸含有三個氫鍵,可能是較其它含