1、鋁合金陽極氧化膜結構、制備工藝及顯微硬度的關系研究 北京化工大學 碩士研究生學位論文 日期：二。一三年五月二十四 北京化工大學學位論文原創性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體己經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均己在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 作者簽名：張連日期： 關于論文使用授權的說明 學位論文作者完全了解北京化工大學有關保留和使用學位論文的規定，即：研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產權單位屬北京化工大學。學校有

2、權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許學位論文被查閱和借閱；學校可以公布學位論文的全部或部分內容，可以允許采用影印、縮印或其它復制手段保存、匯編學位論文。 保密論文注釋：本學位論文屬于保密范圍，在上年解密后適用本授權書。非保密論文注釋：本學位論文不屬于保密范圍，適用本授權書。作者簽名：圣氐盛導師簽名：茹址日期：墨！至苧： 日期：三魚叢； 學位論文數據集 中圖分類號學科分類號論文編號密級公開學位授予單位代碼學位授予單位名稱北京化工大學 作者姓名張培學號獲學位專業名稱材料科學與工程獲學位專業代碼 學位論文評閱及答辯委員會情況 姓名職稱工作單位學科專長 指導教師左禹教授北京化工大學

3、金屬腐蝕與防護評閱人趙景茂研究員北京化工大學金屬腐蝕與防護評閱人趙旭輝副教授北京化工大學材料學評閱人 評閱人 評閱人 徽員會端何業東教授北京科技大學材料表面化學與技術答辯委員于中振教授北京化工大學材料學答辯委員李志林教授北京化工大學材料學答辯委員熊金平副教授北京化工大學金屬腐蝕與防護答辯委員吉靜副教授北京化工大學金屬腐蝕與防護答辯委員唐聿明副教授北京化工大學金屬腐蝕與防護注：一論文類型：基礎研究應用研究開發研究其它 二中圖分類號在中國圖書資料分類法查詢。 三學科分類號在中華人民共和國國家標準（）學科分類與代碼中查 詢。四論文編號由單位代碼和年份及學號的后四位組成。 摘要 摘要 鋁合金的密度低、

4、比強度高，具有良好的力學性能、良好的耐蝕性、優異的導電導熱性和良好的鑄造性能等，鋁合金在工業領域應用十分廣泛。為了提高鋁合金的顯微硬度，需要對鋁合金進行陽極氧化的表面處理。傳統陽極氧化工藝制備的鋁合金陽極氧化膜的耐蝕性不高，強酸對氧化膜的溶解較強，且膜層的顯微硬度普遍偏低。然而，混合酸陽極氧化工藝以其操作簡單方便、成本低、可以進行現場常溫處理、所制備的膜層的顯微硬度較高的特點，在取代傳統陽極氧化工藝方面有著明顯的優點。因此，本論文研究開發了鋁合金在硫酸草酸混合電解液中制備陽極氧化膜的工藝。主要工作結果如下： 采用硫酸草酸混合電解液在鋁合金表面制備了陽極氧化膜，研究了電流密度、氧化時間、硫酸濃度

5、、草酸濃度、三乙醇胺濃度鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度的影響，得到優化的氧化工藝為，草酸，三乙醇胺，乳酸，丙三醇，蘋果酸，硫酸鋁，電流密度為榭，氧化時間為。該工藝條件制備的鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度為，表面均勻，色澤均一，呈灰白色。在適宜的電流密度范圍內，鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度隨之增加而增大，當電流密度超過了臨界值時，膜層的顯微硬度值不斷減小。鋁合金陽極氧化膜的厚度隨著電流密度的增加而增大。沸水封閉后的鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度值幾乎都大幅度下降。 北京化工大學碩士學位論文 隨著氧化時間延長，鋁合金陽極氧化膜的孔隙率會減小。隨著氧化時間延長，氧化膜逐漸變厚。孔隙率的減小會導致顯微硬度的測量值增

6、大，即維氏硬度隨膜厚的增加而增大。電流密度增大導致陽極氧化反應更劇烈，酸對膜層的場致溶解加強，孔隙率增大，導致氧化膜的正六角圓孔柱狀胞點陣遭到破壞，膜胞之間出現間隙，膜層不能以一個連續整體來承受外加載荷，導致鋁合金陽極氧化膜的顯微硬度變小。膜胞規整度越高，點陣排布的連續性越好，氧化膜的顯微硬度越大。 鋁合金陽極氧化膜的孔間距與電流密度近似為線性關系。孔徑隨著電流密度的增加而增大，大的電流密度對應于高的氧化電壓，提供更大的氧化生長動力來形成更多的氧化物，孔壁被進一步擠壓，氧化膜的孔徑變得越來越大。電流密度的增加導致氧化電壓增大，酸液對氧化膜的場致溶解加強，孔壁變薄，孔隙率隨之增加而增大。 通過研

7、究不同電流密度制備的鋁合金陽極氧化膜在溶液中浸泡不同時間的電化學阻抗行為，發現侵蝕性離子彳艮容易通過未經封閉的鋁合金陽極氧化膜的多孔層到達阻擋層，在交流阻抗譜上顯示的是氧化膜阻擋層的信息，經沸水封閉的鋁合金陽極氧化膜在中高頻段的阻抗模值均比未封閉的氧化膜的阻抗模值高，表明進入孔內的沸水與孔壁和孔底的無水氧化鋁發生反應生成水合氧化鋁，體積膨脹將孔充分地封閉。鋁合金陽極氧化膜的組織結構和致密性與氧化膜的硬度和屏蔽性都有密切關聯，組織結構越均勻致密，膜層的顯微硬度越高，屏蔽性也越好。關鍵詞：鋁合金，陽極氧化，顯微硬度，微觀形貌，孔洞結構參數，電化學阻抗 礬 ， 北京化工大學碩士學位論文 、：（），

8、， ，。：。 、歷 ， ， ， ， （）一， 北京化工大學碩士學位論文 ， ：， 目錄 目錄 第一章緒論鋁及鋁合金的概述鋁合金表面處理技術鋁合金陽極氧化反應鋁陽極氧化工藝的研究進展硫酸法陽極氧化工藝磷酸法陽極氧化工藝草酸法陽極氧化工藝鉻酸法陽極氧化工藝混合酸法陽極氧化工藝鋁陽極氧化膜的結構陽極氧化膜的性能氧化膜的多孔性氧化膜的光性能氧化膜的吸附性能氧化膜的硬度氧化膜韻結合力鋁陽極氧化膜的自組織行為鋁陽極氧化膜的耐磨性能一鋁陽極氧化膜的耐蝕性論文的研究意義和研究內容論文的研究意義論文的研究內容 第二章實驗方法前言實驗材料陽極氧化工藝一 北京化工大學碩士學位論文 鋁合金陽極氧化膜的測試方法氧化膜的

9、外觀檢測氧化膜厚度的測試氧化膜顯微硬度的測試氧化膜表面形貌觀察氧化膜的孔隙率分析氧化膜的相組成及化學成分分析電化學性質測試 第三章鋁合金陽極氧化工藝及影響因素的研究前言鋁合金陽極氧化膜的制備實驗結果一陽極氧化工藝的正交實驗陽極氧化工藝的優化電流密度對氧化膜顯微硬度的影響電流密度對氧化膜厚度的影響封孔后的正交實驗氧化膜的相組成分析氧化膜的化學組成分析本章結論 第四章鋁合金陽極氧化膜顯微硬度與表面孔洞結構的關系前言硫酸草酸陽極氧化工藝實驗結果不同氧化時間制備的鋁合金陽極氧化膜的表面形貌和顯微硬度不同電流密度制備的鋁合金陽極氧化膜的表面形貌和顯微硬度本章結論第五章鋁合金陽極氧化膜底面孔洞結構與電流密度的關系 目錄 前言陽極氧化工藝及陰極逆電剝離和擴孔實驗結果一不同電流密度制備的鋁合金陽極氧化膜的底面形貌鋁合金陽極氧化膜的底面孔間距與電流密度的關系鋁合金陽極氧化膜的底面孔徑與電流密度的關系鋁合金陽極氧化膜的底面孔隙率與電流密度的關系本章結論一 第六章鋁合金陽極氧化膜的電化學阻抗性質前言電化學阻抗譜的測試一實驗結果一鋁合金陽極氧化膜的電化學阻抗譜的等效電路未封閉的鋁合金陽極氧化膜浸泡的電化學行為沸水封閉的鋁合金陽極氧化膜浸泡的電化學行為制備的未封閉和沸水封閉的鋁合金陽極氧化膜浸泡不同時間的電 化學行為制備的未封閉和沸水封閉的鋁合金陽極氧