鋁合金表面Al2O3陶瓷化制備新技術(shù)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(chǔ)上,對(duì)稀土鹽硫酸高鈰及與有機(jī)酸復(fù)合添加時(shí)對(duì)陶瓷氧化膜硬度、成膜速度及耐磨性方面的影響進(jìn)行研究,以進(jìn)一步探究制備高硬度鋁合金Al2O3陶瓷膜的新技術(shù)。
　　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(píng)價(jià)指標(biāo),用顯微硬度計(jì)(MVC-1000JMT1)及數(shù)字式覆層測(cè)厚儀(TT230)測(cè)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?jǐn)?shù)為14％,氧化溫度為-2℃。通過計(jì)算機(jī)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(yàn)機(jī)(MM-200)測(cè)氧化膜摩擦系數(shù),結(jié)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(shí)無普通硬質(zhì)氧化會(huì)出現(xiàn)的蝕坑,且溫度升高時(shí)膜層外觀質(zhì)量下降趨勢(shì)明顯變?nèi)?這可能是基于Ce4+特殊電子結(jié)構(gòu)對(duì)氧化膜轉(zhuǎn)化起到催化效應(yīng),且能阻礙已形成氧化

3、膜在硫酸電解液中的溶解。
　　進(jìn)一步添加有機(jī)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(jī)羧酸,且最佳濃度為0.18mol/L。以氧化時(shí)間及電流密度兩個(gè)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(jié)果表明,復(fù)合添加劑下,電流密度為4.5A/dm2,氧化時(shí)間在50-70min內(nèi)時(shí)能制備出硬度達(dá)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(fù)合添加時(shí)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(jìn)入氧化膜參與膜層組成。有機(jī)酸根離子與Ce4+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng),生成的絡(luò)合離子從氧化反應(yīng)表面搬運(yùn)H+,加速膜層生長(zhǎng),且酸根離子和溶解出的Al3+也能發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)參與搬運(yùn)H+的過程,氧化膜快速生長(zhǎng),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(gè)氫鍵,可能是較其它含