铝、镁合金氧化膜孔洞结构调控及其与氧化膜性能的关系

发布时间：2021-09-06 01:08

　　铝、镁合金密度低、比强度高,有良好的力学性能、良好的耐蚀性能和优异的导电导热等性能,通过阳极氧化和微弧氧化能够在铝、镁合金表面制备高硬度、高耐蚀性的氧化膜,进一步提高铝、镁合金的力学和耐蚀性能,在工业领域有广泛的应用前景。铝、镁合金的氧化膜具有微孔洞结构,前人的研究主要集中在如何改进氧化工艺来提高铝、镁合金氧化膜的性能,但关于氧化膜性能与孔洞微观结构之间的关系的研究报道很少,也缺少对孔洞结构的定量表征方法,因此,深入探讨氧化膜孔洞结构和膜层组成与氧化膜性能的关系,在此基础上对孔洞结构进行设计和调控以制备综合性能更加优异的氧化膜,具有重要的理论意义和实际价值。本文采用改变氧化液中的硫酸浓度和电流频率、在电解液中添加纳米氧化物与SiC粒子改性等方法,在铝、镁合金表面制备了孔洞结构可调控的阳极氧化膜和微弧氧化膜,并研究了氧化膜性能与孔洞结构和膜层组成之间的关系。在不同浓度的硫酸溶液中制备了铝合金阳极氧化膜,结果表明,硫酸浓度可以影响氧化膜形貌和孔洞结构。随着硫酸浓度的增加,孔隙率增大、孔洞结构的规整性降低。随着孔隙率的增加,氧化膜的显微硬度降低、粘接强度增大。硫酸浓度的变化导致孔洞参数的变化... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：160 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图３－５在１００?ｇ／ｌ硫酸溶液中以ｌ．ｏ?Ａ／ｄｍ２、６０?ｍｉｎ和在４００?ｇ／ｌ硫酸溶液中??以２．０?Ａ／ｄｍ２、６０?ｍｉｎ制备的铝合金阳极膜的表面形貌??

ｇ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ，?ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ?ａｎｄ?ｐｏｒｏｓｉｔｙ?ｏｆ?ａｎｏｄｉｃ?ｆｉｌｍｓ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｕｎｄｅｒ?ｔｗｏ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ａｎｏｄｉｚｉｎｇ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ???氧化条件?孔隙率（％）?粘接强度（ＭＰａ）?显微硬度（ＨＶ）??１００ｇ／Ｌ?硫酸溶液，?３８．２?２０．３?３８２??１．０?Ａ／ｄｍ２，?６０?ｍｉｎ??４００ｇ／Ｌ?硫酸溶液，?３８．６?２３．７?３２５??２．０?Ａ／ｄｍ２，?６０?ｍｉｎ??图３－６为在丨００、２００、３００、４００?ｇ／丨硫酸溶液中制备的铝合金阳极氧化试样??的载荷－位移曲线。氧化膜受到硬度仪压头沿膜层横截面方向的压力。随着孔壁??面积的增大，铝合金阳极氧化膜的塑性变形能力降低，这是由于这四种氧化膜的??孔洞结构不同而造成的。可见，孔壁面积越大，孔壁越厚，氧化膜中的缺陷越少，??能够承受硬度仪压头更大的压力，导致氧化膜的塑性变形越困难，从而降低了铝??合金阳极氧化膜的塑性变形能力［２７，５４，１４８］。??７００．???．１?１００?ｇ／Ｌ?Ｈ，Ｓ〇４?（ｐｏｒｏｓｉｔｙ＝２４．３％）??６〇〇?＿?２???２００?ｇ／Ｌ?Ｈ，Ｓ〇４?（ｐｏｒｏｓｉｔｙ＝２８．２％）??？?３?３００?ｇ／Ｌ?Ｈ，Ｓ〇４?（ｐｏｒｏｓｉｔｙ＝３２．４％）??４?４００ｇ／Ｌ?Ｈ，ＳＯ．?（ｐｏｒｏｓｉｔｙ＝３８．６％）?１２?３?４??謂??－０．５?０．０?０．５?１．０?１．５?２．０?２．５?３．０??ｈ?（哗）??图３－６在１００、２００、３００、４００?ｇ／１硫酸溶液中制备的铝合金阳极氧化试样的载荷－位移?

１?１００?ｇ／Ｌ?ｓｕｌｆｕｒｉｃ?ａｃｉｄ??２?２００?ｇ／Ｌ?ｓｕｌｆｕｒｉｃ?ａｃｉｄ?．??３?３００?ｇ／Ｌ?ｓｕｌｆｕｒｉｃ?ａｃｉｄ?０??４?４００?ｇ／Ｌ?ｓｕｌｆｕｒｉｃ?ａｃｉｄ??？一Ａ１?ｍａｔｒｉｘ?▲?＾??？?４?Ｉ?Ｉ?Ｉ?？??Ｉ?３＿＿＿丄—Ｌｌ＿??２?Ｉ?１?．??ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．?ｉ?．??０?２０?４０?６０?８０?１００??２Ｔｈｅｔａ?（ｄｅｇｒｅｅ）??图３－９在〗００、２００、３００、４００?ｇ／１硫酸溶液中制备的铝合金阳极氧化膜的Ｘ射线衍射??谱图??Ｆｉｇ．?３－９?ＸＲＤ?ｐａｔｔｅｒｎｓ?ｏｆ?ａｎｏｄｉｃ?ｆｉｌｍｓ?ｏｎ?ａｌｕｍｉｎｕｍ?ａｌｌｏｙ?ｏｂｔａｉｎｅｄ?ｉｎ?１００，?２００，?３００，４００?ｇ／Ｌ??ｓｕｌｆｕｒｉｃ?ａｃｉｄ?ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ??表３－２为铝合金阳极氧化膜的ＥＤＳ测试结果。氧化膜所包含的元素为０、??Ａ１和Ｓ，其中，Ａ１和０是Ａ１２０３中的主要元素，与ＸＲＤ结果一致。Ｓ元素来源??于硫酸，且氧化膜中Ｓ的相对含量随着硫酸浓度的增加而增大。酸浓度、氧离子??浓度和电流密度共同决定氧化膜的生长速度。硫酸浓度越高，氧化膜的生长越快，??阳极氧化反应越强烈。铝合金阳极氧化膜的孔洞形成是由于多孔层下面的阻挡层??区域内的材料向膜胞孔壁区域的迁移，这种迁移是由氧化膜的生长应力和场致塑??性引起的，从而导致多孔阳极氧化膜的厚度逐渐增大Ｉ５５，１＃。由于在不同的硫酸??溶液中制备的氧化膜的相结构是相同的，因此，表３－２的测试结果表明，硫酸浓??度对氧化膜的

【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructure and properties of microarc oxidation coating formed on aluminum alloy with compound additives nano-TiO2 and nano-ZnO[J]. Ting-Yi Lin,Xiao-Yan Zhang,Xin Huang,Xiang-Peng Gong,Jun-Jie Zhang,Xie-Jun Hu.  Rare Metals. 2018(11)
[2]生长速率对镁合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的影响（英文）[J]. 董海荣,马颖,王晟,赵晓鑫,郭惠霞,郝远.  稀有金属材料与工程. 2017(09)
[3]6063铝合金微弧氧化膜层的腐蚀行为研究[J]. 庄俊杰,宋仁国,项南,卢俊鹏,宋若希,熊缨.  腐蚀科学与防护技术. 2017(05)
[4]纳米TiO2添加剂对ZL101A铝合金微弧氧化膜耐蚀性能的影响[J]. 张宇,范伟,杜海清,曾丽,宋仁国.  材料保护. 2017(04)
[5]染色和封孔对铝阳极氧化膜结构和耐蚀性的影响[J]. 张培,左禹,周春鹏,谭明雄.  材料保护. 2017(04)
[6]表面活性剂十二烷基磺酸钠对镁合金阳极氧化的影响[J]. 熊中平,司玉军,李敏娇,郑兴文.  电镀与涂饰. 2015(11)
[7]Correlation Between Microhardness and Microstructure of Anodic Film on 2024 Aluminum Alloy[J]. 张培,ZUO Yu,赵旭辉,TANG Yuming,ZHANG Xiaofeng.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(03)
[8]电源频率对微弧氧化AZ91D镁合金陶瓷层性能的影响（英文）[J]. 邹斌,吕国华,张谷令,田雨夜.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[9]Effect of intermetallic phases on the anodic oxidation and corrosion of 5A06 aluminum alloy[J]. Song-mei Li,Ying-dong Li,You Zhang,Jian-hua Liu,Mei Yu.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2015(02)
[10]AZ31B镁合金阳极氧化工艺研究[J]. 李敏娇,余鸿,张述林,司玉军,朱脓州.  电镀与精饰. 2014(06)



本文编号：3386431