四酸体系铝合金瓷质氧化工艺研究

发布时间：2017-08-28 23:02

  本文关键词：四酸体系铝合金瓷质氧化工艺研究

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【摘要】：瓷质氧化作为铝合金阳极氧化的一种,外观均匀光滑,具有较高的电绝缘性能、耐腐蚀性能以及易于染色的优点,广泛应用于仪器仪表、家用电器中的精密零部件。但是作为目前工业中用于制备瓷质氧化膜使用较广的草酸钛钾法及混酸法,存在着电解液配方昂贵、对人体及环境有污染等不利影响。本课题从降低成本及避免污染两方面考虑,研制了一种使用酒石酸-草酸-硼酸-柠檬酸的四酸体系来制备铝合金瓷质氧化膜。研究发现,四酸体系中各组份的含量及阳极氧化过程中不同的电气条件均会对铝合金瓷质氧化膜表面形貌及性能造成影响。实验结果表明,酒石酸可以显著改变瓷质氧化膜的表面形貌,使其变得更加致密、孔隙率降低;草酸则可以提高氧化膜的耐磨性能,提高氧化膜表面硬度;硼酸则降低了氧化膜表面粗糙度,柠檬酸则会影响膜层外观。在草酸15g/L,酒石酸45g/L,硼酸15g/L,柠檬酸15g/L,氧化温度20℃时,氧化电压110V时,氧化时间40min时,所制备的氧化膜膜厚可达10um,硬度可达1100HV,此时的自腐蚀电位及摩擦系数均为最低。本课题从实际生产角度出发,提出了一种新型的温度梯度法来制备瓷质氧化膜,使阳极氧化的工作温度区间提升到20℃到30℃之间,降低了生产中氧化温度的严格要求,从而减少能源损耗。实验表明,通过电解液温度随着氧化时间的提高,有机酸的溶解度不断提高,酸根浓度上升,增加了电解液的导电性,同时,也有利于降低电解液的浓差极化,提高溶液的传质速率,促进了阳极反应的向右进行。
【关键词】：铝合金 瓷质氧化 四酸体系 耐蚀性
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-26
• 1.1 前言14-15
• 1.2 铝合金耐腐蚀性能15-16
• 1.3 铝合金表面处理方法及阳极氧化技术16-18
• 1.3.1 硫酸阳极氧化16-17
• 1.3.2 草酸阳极氧化17
• 1.3.3 磷酸阳极氧化17
• 1.3.4 铬酸阳极氧化17-18
• 1.3.5 硬质阳极氧化18
• 1.3.6 瓷质阳极氧化18
• 1.4 铝合金瓷质氧化研究现状18-24
• 1.4.1 铝合金瓷质氧化特点及应用18-19
• 1.4.2 铝合金瓷质氧化的工艺19-21
• 1.4.3 铝合金瓷质氧化机理21
• 1.4.4 铝合金瓷质氧氧化膜生长过程21-22
• 1.4.5 铝合金瓷质氧化膜的结构及组成22-24
• 1.5 研究背景、意义及研究主要内容和创新点24-26
• 1.5.1 研究背景及意义24-25
• 1.5.2 研究主要内容及创新点25-26
• 2 瓷质氧化膜实验及测试方法26-34
• 2.1 实验原料26
• 2.2 实验流程26-29
• 2.2.1 工艺流程26-28
• 2.2.2 前处理28
• 2.2.3 瓷质氧化28-29
• 2.3 测试仪器及方法29-34
• 2.3.1 膜厚的测量29-30
• 2.3.2 硬度的测量30
• 2.3.3 表面形貌的观察30-31
• 2.3.4 氧化膜相结构的测量31-32
• 2.3.5 氧化膜极化曲线的测量32
• 2.3.6 氧化膜耐磨性的测量32-34
• 3 电解液组份对瓷质氧化膜的影响34-44
• 3.1 草酸含量对瓷质氧化膜的影响34-35
• 3.1.1 草酸含量对瓷质氧化膜膜厚及硬度的影响34
• 3.1.2 草酸含量对瓷质氧化膜耐磨性的影响34-35
• 3.2 酒石酸含量对氧化膜性能的影响35-38
• 3.2.1 酒石酸含量对氧化膜膜厚和硬度的影响35-36
• 3.2.2 酒石酸对瓷质氧化膜表面形貌的影响36-37
• 3.2.3 酒石酸对瓷质氧化膜耐磨性的影响37-38
• 3.3 硼酸对瓷质氧化膜的影响38-41
• 3.3.1 硼酸对瓷质氧化膜膜厚和硬度的影响38-39
• 3.3.2 硼酸对瓷质氧化膜表面形貌的影响39-41
• 3.3.3 硼酸对瓷质氧化膜耐蚀性的影响41
• 3.4 柠檬酸对氧化膜的影响41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 电气条件对瓷质氧化的影响44-53
• 4.1 温度对瓷质氧化膜的影响44-49
• 4.1.1 温度对瓷质氧化膜表面形貌的影响44-46
• 4.1.2 温度对瓷质氧化膜厚度及硬度的影响46-47
• 4.1.3 温度对瓷质氧化膜耐蚀性的影响47-48
• 4.1.4 温度对瓷质氧化膜耐磨性的影响48-49
• 4.2 电压对瓷质氧化膜的影响49-52
• 4.2.1 电压对瓷质氧化膜表面形貌的影响49-50
• 4.2.2 电压对瓷质氧化膜膜厚和硬度的影响50-51
• 4.2.3 电压对瓷质氧化膜耐蚀性和耐磨性的影响51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 5 温度梯度法对瓷质氧化膜的影响53-60
• 5.1 温度梯度氧化法对膜厚的影响53-54
• 5.2 温度梯度氧化法对硬度的影响54-55
• 5.3 温度梯度氧化法对表面形貌的影响55-56
• 5.4 温度梯度氧化法对表面粗糙度的影响56-57
• 5.5 温度梯度氧化法对氧化膜耐蚀性和耐磨性的影响57-58
• 5.6 本章小结58-60
• 6 总结60-61
• 参考文献61-65
• 作者简历65

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