2A12鋁合金硬質(zhì)陽極氧化工藝及復(fù)合自潤滑膜的研究.pdf

1、鋁合金具有許多優(yōu)異力學(xué)、及物理化學(xué)性能，因此在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。但鋁合金固有的硬度低、耐磨性差使其使用壽命大大降低，通過表面處理技術(shù)提高其表面性能是鋁合金研究的主要方向之一。本文以2A12鋁合金為主要研究材料，系統(tǒng)地研究了鋁合金硬質(zhì)陽極氧化工藝以及鋁合金硬質(zhì)陽極氧化復(fù)合自潤滑膜制備工藝。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以硫酸硬質(zhì)陽極氧化常用配方（添加甘油10ml/L）和工藝參數(shù)為基礎(chǔ)，通過改變硫酸電解液濃度、電流密度和氧化

2、時(shí)間對2A12鋁合金進(jìn)行陽極氧化，檢測膜層厚度和硬度，研究其對硬質(zhì)陽極氧化膜質(zhì)量的影響。同時(shí)以硫酸濃度、電流密度和氧化時(shí)間為影響因素，以氧化膜厚度和硬度為考核指標(biāo)，應(yīng)用正交試驗(yàn)分別獲得了以厚度及硬度為考核指標(biāo)的最佳工藝，通過極差分析，獲得了不同因素對氧化膜硬度和膜厚的影響重要性程度，最后通過綜合分析，確定了既具有較高硬度又具有良好膜厚，表面孔隙率小的硬質(zhì)陽極氧化工藝，即電解液濃度0.8mol/L、電流密度2.5A/dm2、時(shí)間2h。⑵通

3、過在硬質(zhì)陽極氧化前增加固溶處理工藝，并采用金相顯微鏡、顯微硬度計(jì)和掃描電子顯微鏡分別對不同前處理工藝（2A12鋁合金經(jīng)475℃和505℃固溶處理、505℃固溶加24h自然時(shí)效以及505℃固溶加48h自然時(shí)效）試樣的硬質(zhì)陽極氧化膜的厚度和硬度進(jìn)行了檢測和觀察，測量在3.5％氯化鈉溶液中的極化曲線，并與同樣硬質(zhì)陽極氧化工藝條件下純鋁和未固溶的鋁合金的膜層進(jìn)行對比，研究了不同熱處理工藝對2A12鋁合金硬質(zhì)陽極氧化的影響。研究表明：在2A12鋁

4、合金硬質(zhì)陽極氧化前增加固溶處理工藝使陽極氧化膜的膜厚、硬度和耐蝕性均有不同程度提高，當(dāng)固溶溫度為505℃時(shí)，與未固溶相比，在同樣的電解質(zhì)溶液和工藝參數(shù)條件下2A12陽極氧化膜的膜厚、硬度分別從48.61μm、403.8HV0.1、增加到117.73μm、602.7HV0.1；自腐蝕電位由-1.45V提高到-0.63V；自腐蝕電流log（i/A）由-6.42降低到-9.39，膜的質(zhì)量也大大提高，與未固溶相比，膜胞規(guī)整度及點(diǎn)陣排布的連續(xù)性均

5、顯著好于未固溶試樣。⑶采用上述所得最佳硬質(zhì)陽極氧化工藝對2A12鋁合金進(jìn)行陽極氧化處理，并對其進(jìn)行溶液為5%磷酸，溫度為40℃，擴(kuò)孔時(shí)間分別為30min、40min、50 min、60min的擴(kuò)孔工藝進(jìn)行研究。鑲嵌的固體潤滑劑分別為石墨、二硫化鉬，分別采用浸泡、引入超聲波場浸泡、電解等沉積方法，對硬質(zhì)陽極氧化復(fù)合自潤滑膜制備的工藝進(jìn)行研究，并利用摩擦系數(shù)試驗(yàn)機(jī)檢測膜的摩擦系數(shù)，利用金相顯微鏡觀察并分析磨痕形貌。擴(kuò)孔工藝的研究表明：隨著擴(kuò)

6、孔時(shí)間延長，陽極氧化膜多孔層的孔徑在不斷增大，但超過一定時(shí)間后，孔壁將破碎，造成膜孔的不完整，最佳擴(kuò)孔時(shí)間為50min，此時(shí)平均孔徑由10nm左右增加到51nm。摩擦系數(shù)試驗(yàn)表明，以不同方法沉積石墨或二硫化鉬均能有效降低膜層的摩擦系數(shù)，其中以石墨電解沉積效果最佳，其摩擦系數(shù)為0.1563，與未陽極氧化鋁合金的摩擦系數(shù)0.6459和單純硬質(zhì)陽極氧化的摩擦系數(shù)0.5423相比分別降低了75.8%和71.1%；有效地提高了材料的摩擦性能。磨痕