铝合金硬质阳极氧化工艺研究_张胜宝
2A14铝合金局部硬质阳极氧化工艺
2A14铝合金局部硬质阳极氧化工艺许维超;薛露平;叶晖【摘要】针对2A14铝合金局部硬质阳极氧化工艺进行了深入研究,提出以双重封闭后的铬酸阳极氧化膜代替传统的涂漆保护,作为2 A14铝合金局部硬质阳极氧化的遮蔽层.利用极化曲线、阻抗谱(EIS)和点滴试验等测试方法,研究了双重封闭后铬酸阳极氧化膜的腐蚀行为,并与重铬酸钾封闭、水封闭后氧化膜进行比较.与重铬酸钾封闭、水封闭相比,双重封闭后铬酸阳极氧化膜的腐蚀电流密度下降2个数量级,氧化膜多孔层电阻R p值提高500倍以上,氧化膜点滴试验时间提高2倍～5倍.结果表明,双重封闭技术能有效提高铬酸阳极氧化膜的封孔质量,增强了耐腐蚀、耐电压性能,可作为2 A14铝合金局部硬质阳极氧化遮蔽层.采用该工艺制备的局部硬质阳极氧化膜均匀致密,厚度可达60μm,平均硬度可达360,满足设计要求(厚度≥40μm,硬度≥329).【期刊名称】《火箭推进》【年(卷),期】2019(045)002【总页数】6页(P79-84)【关键词】2A14铝合金;局部硬质阳极氧化;铬酸阳极氧化膜;双重封闭;耐蚀性能【作者】许维超;薛露平;叶晖【作者单位】西安航天发动机有限公司,陕西西安710100;西安航天发动机有限公司,陕西西安710100;西安航天发动机有限公司,陕西西安710100【正文语种】中文【中图分类】V4630 引言2A14铝合金硬氧量层以良好的绝缘、耐磨、耐蚀性能广泛应用于液体火箭发动机阀门领域[1-8]。
通常只对零件有耐磨要求部位进行局部硬质阳极氧化，而其他区域只进行普通阳极氧化以满足耐蚀要求。
目前产品加工顺序为先进行硫(铬)酸阳极氧化然后再进行局部硬质阳极氧化，在局部硬质阳极氧化前需对非硬氧部位的硫(铬)酸阳极氧化膜层涂漆保护，防止在硬氧过程中被腐蚀击穿。
但该方法存在以下缺点：①涂漆保护周期长，加工效率低；②受零件尺寸及复杂程度影响，尺寸较小或型腔极为复杂的零件无法实现涂漆保护；③硬氧部位易粘附保护漆，如清理不净，导致局部无氧化膜；④复杂零件涂漆保护及后续清理漆麻烦，费时费力，清理不净易造成多余物残留；⑤去除保护漆过程中容易损伤零件表面硫酸膜层；⑥硬质阳极化边缘保护漆易渗漏，易造成硬氧部位外延[9-12]。
7075铝合金硬质氧化膜实验探究
第34卷第5期2018年3月甘肃科技Gansu Science and TechnologyVol.34 No.5Mar. 2018 7075铝合金硬质氧化膜实验探究罗刚(酒泉职业技术学院，甘肃酒泉735000)摘要：本实验是对7075铝合金在由硫酸、草酸、酒石酸组成的混合酸溶液中的硬质阳极氧化处理进行的试验。
主 要目的是从硬质氧化膜的微观结构出发探究影响其薄膜的完整性和耐磨性的主要因素，寻求恰当的工艺参数来提 高7075铝合金硬质氧化膜的耐磨性。
通过对硬质氧化膜XRD分析表明，由于A1203的存在，所以外层的硬度明显 高于基体的硬度。
关键词：7075铝合金&硬质阳极氧化膜;微观表面形貌中图分类号:TG174铝合金新材料的发展是全世界铝产量和应用 量大幅増加的关键。
20世纪初期时效硬化的发展突 破了铝合金新材料发展的技术瓶颈，使得铝合金材 料的发展和应用较长时间处于高速増长的时期。
材 料分析技术和材料加工技术的发展又进一步完善 了和优化了铝合金系列和铝合金成分，铝基复合材 料的出现和发展又为铝基材料性能潜力的发挥提 供了新的途径。
目前，全世界研究开发的铝合金已 经超过千种以上；半固态加工技术、半固态模锻技 术、薄带铸造技术、喷射沉积技术等先进的加工技 术已经开始在铝基材料的生产中广泛得到应用。
未 来的发展更是不可估量。
为了扩大铝的应用范围，尤其作为装饰材料使用时，需要高亮度的表面或者 特殊纹理的表面，因此机械抛光和扫纹、化学抛光、电化学抛光等表面处理技术是必不可少的。
铝材的 表面处理不仅可以改善与提高化学性能、耐腐蚀 性、耐磨性等，还可以赋予新的物理性能，得到各种 各样的新型的功能材料和器件。
因此铝的表面处理 作为一项技术措施，已经不仅是锦上添花的作用 了，而且是铝合金从原料引向各式各样实际应用的 零件、部件不可缺少的环节。
和普通阳极氧化膜相比，铝合金的硬质阳极氧 化膜的主要特点是更厚、更硬、更耐磨'通常是用 特殊的工艺条件如低温、高电流密度和专门电解液 所产生的。
铝合金硬质阳极氧化膜性能探讨
铝合金硬质阳极氧化膜性能探讨铝合金在日常生活中极其常见，它的密度仅为2.702 ，因为其材质轻盈，强度高，价格低等优异性能，被广泛应用在汽车、航空、船舶、农业、电器、家具等各个领域中[1，2]。
在海洋复杂环境中，铝合金表面极易腐蚀，从而破坏铝基表面，造成结构受损[3]。
因此，通常把铝合金材料进行硬质阳极氧化处理，使其表面获得一层致密的硬质氧化膜，保护铝壳体在苛刻的海洋环境中使用[4-7]。
但在实际应用中，铝合金壳体硬质阳极氧化过程中经常会出现氧化过度或者氧化不够充分，从而影响铝壳体的性能，因此有必要探讨硬质阳极氧化的工艺。
常见铝合金的硬质阳极氧化方法有铬酸阳极氧化、草酸阳极化、磷酸阳极氧化、硼硫酸阳极氧化、硫酸阳极氧化等[8，9]。
本试验采用6061 铝合金作为研究载体，选用硫酸硬质阳极氧化工艺，研究在不同氧化条件下的耐腐蚀性能，以及表面的孔隙分布情况，最后确定最佳氧化工艺条件。
铝合金阳极氧化膜形成过程如下：电解液中发生水解反应。
1 试验材料与方法使用6061 铝合金板材，铝合金的化学成分如表1 所示。
取6061 铝合金材料样品3 块，分别标记成样品a、样品b、样品c，然后将样品都加工成40mm×40mm×2mm，将各样品表面进行抛光、油渍清洗、去离子水清洗处理。
采用直流电源恒流模式，以硫酸作为电解质，在硫酸电解液中进行硬质阳极氧化：电解液中电流大小为3.8A，温度均为室温；硫酸浓度为1mol/L，氧化时间分别为35 、45 、55min。
然后将硬质阳极氧化后的试样依次置于无水乙醇和去离子水中清洗15min，烘干。
采用JSM-7800F扫描电镜（SEM）分别观察6061 铝合金氧化膜的表面形貌结构分布。
然后采用维氏硬度测量仪分别测试试样表面的硬度大小。
再将样品进行耐腐蚀试验，比较样品的抗腐蚀性能。
最后得到三种铝合金样品的最佳硬质阳极氧化工艺处理条件。
2 结果与讨论分析2.1 硬度与耐腐蚀性分析采用维氏硬度测量仪依次在试样表面不同地方测量多个点，制备的硬质阳极氧化层硬度如表2 所示。
铝及铝合金硬质阳极氧化膜
铝及铝合金硬质阳极氧化膜铝及铝合金硬质阳极氧化膜是一种常见的表面处理技术，用于增强铝材料的耐腐蚀性、硬度和装饰性。
本文将介绍铝及铝合金硬质阳极氧化膜的形成原理、特点及应用领域。
一、形成原理铝及铝合金硬质阳极氧化膜的形成是通过在铝表面进行阳极氧化处理。
在这个过程中，铝材料作为阳极，通过在电解液中施加电压形成氧化电流，使铝表面氧化生成致密的氧化膜。
阳极氧化过程中，铝表面的氧化膜主要由Al2O3组成。
氧化膜具有多孔性结构，可以通过控制氧化工艺参数来调节其孔径和厚度。
氧化膜的孔径与电解液中含有的添加剂有关，而氧化膜的厚度则与氧化时间和电压有关。
二、特点铝及铝合金硬质阳极氧化膜具有以下特点：1. 耐腐蚀性：硬质阳极氧化膜形成后，能有效提高铝材料的耐腐蚀性，使其在恶劣环境下具有更好的耐蚀性能。
2. 高硬度：氧化膜的硬度可达到1500-3000HV，比铝材料本身的硬度要高出数倍，能有效提高铝材料的抗划伤性能。
3. 装饰性：氧化膜的颜色可以通过改变氧化工艺参数和添加特定的染色剂来调节，因此可以获得不同的颜色，增加铝材料的装饰性。
4. 绝缘性：氧化膜具有较好的绝缘性能，能够有效防止电流的通过，提高铝材料在电气领域的应用性能。
5. 纳米级孔隙结构：氧化膜具有多孔性结构，这些纳米级孔隙可以用于储存润滑油或其他功能性材料，提高铝材料的附加功能。
三、应用领域铝及铝合金硬质阳极氧化膜广泛应用于以下领域：1. 建筑装饰：铝材料经过阳极氧化后，可以获得不同颜色的氧化膜，用于建筑装饰材料，如铝合金门窗、幕墙板材等。
2. 电子领域：氧化膜的绝缘性能使其在电子领域得到广泛应用，用于电子元器件的绝缘层、散热器、电子外壳等。
3. 汽车工业：铝及铝合金硬质阳极氧化膜可以提高汽车零部件的耐腐蚀性和硬度，用于汽车外饰件、发动机零部件等。
4. 航空航天：氧化膜的轻质、高硬度和抗腐蚀性能使其在航空航天领域得到应用，用于飞机结构件、发动机零部件等。
硬质阳极化工艺研究
３ ． １ 通过工艺试验确定的铝合金２ ０ ２ ４ 材料的硬质阳极化工艺流程及 工艺参数 ， 能够满足项 目对硬质阳极化膜层性能的要求。 １ ． ３ ． ３ 采用不同电流密度进行硬质阳极化的试验。 分别采用电流密度 ３ ． ２ 通过改变装夹方式能够提高硬质 阳极化膜层的外观质量。 为３ Ｍｄ ｍ Ｚ ￣５ Ａ ／ ｄ ｍ 差 行试片１ 和试片２ 硬质阳极化试验 ， 时间９ ０ 分钟。 ３ ． ３ 对于铜含量高的铝合金 ， 适 当提高溶液酸浓度 、 降低工作温度 、 经监控电压与时间对应关系数据如下所示 。 提高电流密度有利于改善膜层性能。 经过对不同电流密度试片的膜层厚度与硬度进行检测 ，试验结 参考文献 果如下表所示 。 『 １ ］章葆澄 电镀工艺学Ｉ Ｚ １ ． １ ９ ９ ２ ． １ ． ３ ． ４ 采用不同夹具进行硬质阳极化 的试验。首先考虑夹具的材质。 『 ２ １ 《 航 空制造工程手册》 总编委会主编． 航空制造工程手册一 表 面处理 我公司常用的阳极化夹具材料为铝材， 国外及国内其它公司一般 阳极 团． １ ９ ９ ３ ． 化夹具优先推荐使用钛材 。经过查阅资料 ，铝的电阻系数为２ ． ７ ２ １ ｘ Ｄ ． ／ ［ ３ ］ 李晓畅， 等． 电镀工艺技术要 求、 操作要点与质量检测团． ２ ０ ０ ３ ．
不大 ， 但是低电流密度下反应生成的热量相对较少 ， 膜层的溶解速率 相对较慢， 膜层相对更致密 ， 所以硬度更高一些 。 ２ ４ 为了提高硬质阳极化膜层的耐蚀 眭，在 阳极化后增加热水填充 处理对于提高膜层耐蚀陛有很大帮助 ， 因为经过水化处理的氧化铝膜 处理的试片颜色为浅灰色。 对试片进行３ ３ 、 时盐雾试验考核 ， 结果如 层体积增大 ， 相 当于对阳极化膜 的孔 Ｅ ｌ 进行了封闭， 阻止了浸蚀物质 下 表所 示 ： 的进一步腐蚀和污染物的侵入。 ． 表２ 盐 雾试验 结果 ２ ． ５ 装夹 方式 对膜层 质量 有影 响 。 通 过增 加夹 具与试 片 的接触 面积 ， 变点接触为线接触或增加接触点的数量， 都对提高膜层质量有促进作 用。由于阳极化过程中放出大量的热 ， 这些热量一些集中在导电的夹 具上 ， 这些热量不及时散发会熔断夹具 ， 影响膜层外观均匀性。
铝合金硬质阳极氧化前处理工艺改进
铝合金硬质阳极氧化前处理工艺改进张红军【摘要】针对传统铝合金硬质阳极氧化前处理工艺的不足之处,对其进行优化改进,以酸性脱脂清洗替代原工艺的碱蚀、酸蚀两道工序,新的工艺流程是:脱脂→水洗→非氧化部位遮蔽→酸性脱脂清洗→水洗→阳极氧化→水洗→封闭→去除遮蔽→清理包装.新工艺简化了流程,实现了常温前处理工艺操作,消除了氧化膜发花、露底的不良现象,拓宽了工艺操作范围,延长了溶液的使用周期,最终提高了工件合格率,降低了材料成本.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2015(034)013【总页数】4页(P737-740)【关键词】铝合金;硬质阳极氧化;前处理;脱脂;酸洗;质量【作者】张红军【作者单位】河南平高电气股份有限公司,河南平顶山467001【正文语种】中文【中图分类】TG178Author’s address:Henan Pinggao Electro Co., Ltd., Pingdingshan 467000, China铝合金硬质阳极氧化膜由于具有硬度高、耐磨性强、耐热性高、电绝缘性好、制造成本低等优点，克服了铝合金本身在表面硬度、耐磨性能方面的缺陷，扩大了铝合金的应用范围，延长了其使用寿命，因而在现代工业中得到了广泛应用。
在高压电器产品的主要导电回路中，电连接、屏蔽件、可动导体等工件通常采用6063-T6铝合金材料，某些部位要求硬度高、绝缘屏蔽性能好，为此需要进行局部硬质阳极氧化处理。
然而在生产过程中经常出现一定比例或批量零件氧化膜发花、露底等不合格质量问题，对工件质量、材料成本及生产进度造成一定影响。
因而探讨如何提高铝合金硬质阳极氧化膜质量，对高压电器行业有着重要的意义。
1.1 工艺流程铝合金工艺流程由前处理、电镀、镀后处理三部分组成，包括：脱脂→水洗→非氧化部位遮蔽→碱蚀→水洗→酸洗→水洗→氧化→水洗→封闭→去除遮蔽→清理包装。
镀前处理是关系到产品质量的关键工序，碱蚀和酸洗是铝阳极氧化前处理中的重要环节，直接影响着氧化膜的结合力和外观质量。
铝合金的阳极氧化封孔技术研究
铝合金的阳极氧化封孔技术研究发布时间：2022-07-28T09:35:42.972Z 来源：《福光技术》2022年16期作者：王圣福[导读] 用导纳测试、铜加速醋酸盐雾试验测试、电化学极化曲线，研究沸水、醋酸镍、硬脂酸、铈盐、HX-588不同封孔方法对铝合金阳极氧化膜封孔质量及耐腐蚀性能的影响。
结果表明，HX-588封孔及硬脂酸封孔具有最优的耐腐蚀性，其次是铈盐封孔，最后是沸水封孔和醋酸镍封孔。
安徽富乐德科技发展股份有限公司安徽省铜陵市 244000摘要：用导纳测试、铜加速醋酸盐雾试验测试、电化学极化曲线，研究沸水、醋酸镍、硬脂酸、铈盐、HX-588不同封孔方法对铝合金阳极氧化膜封孔质量及耐腐蚀性能的影响。
结果表明，HX-588封孔及硬脂酸封孔具有最优的耐腐蚀性，其次是铈盐封孔，最后是沸水封孔和醋酸镍封孔。
关键词：铝合金；阳极氧化；封孔技术；研究分析引言阳极氧化是铝及铝合金最常见的表面处理方法，具有高硬度、耐腐蚀、耐磨损的特点，被广泛应用于航空航天、交通运输、电子设备、建筑等领域。
阳极氧化膜通常是由靠近基体的阻挡层和外部的多孔层构成。
对于这种未进行封孔处理的氧化膜而言，阻挡层较薄，多孔层有无法阻挡腐蚀介质的侵入，导致未经封孔氧化膜耐腐蚀性不佳。
常见的封孔方式主要有沸水、镍盐、有机物、稀土盐。
但这些封孔工艺都存在一些弊端，如沸水封孔能耗高；镍盐封孔污染环境；有机物封孔耐温差；稀土盐封孔成本高。
因此研究新型、高效、环保的封孔方式是非常必要的。
因此本文主要研究新型磷酸盐封闭剂HX-588封孔处理对铝合金阳极氧化膜封孔质量的影响。
并将其与常规沸水封孔、醋酸镍、硬脂酸、铈盐封孔进行对比。
1 试验1.1主要材料及仪器6061铝合金试片，尺寸为100mm×100mm×5mm。
醋酸镍，硬脂酸，铈盐，T-200，NaOH，HNO3，H2SO4等药品均为分析纯。
Fischer 导纳测试仪，F-250E盐雾试验箱，PGSTAT302N电化学工作站。
ZL301铸造铝合金硬质阳极氧化工艺研究_顾琳
第37卷 第3期 2008年6月 表面技术 Vo.l 37 N o .3 Jun .2008 S URFACE TECHNOLOGYZL301铸造铝合金硬质阳极氧化工艺研究顾琳,魏晓伟(西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039)[摘 要] 采用自制的电源设备和氧化装置对铸造铝合金ZL 301在4种不同电解液中的硬质阳极氧化进行了研究。
探讨了氧化膜层厚度与硬度、膜的生成电压的关系,得到ZL301脉冲阳极氧化最佳工艺方案。
采用该工艺方案,阳极氧化过程中膜的生成电压较其他3种方案低,膜层光滑且致密。
膜层厚度大于60L m,平均硬度HV \300。
[关键词] 铸造铝合金ZL 301;硬质阳极氧化;氧化膜[中图分类号]TG174.451;TQ153.6[文献标识码]A[文章编号]1001-3660(2008)03-0055-03Hard Anodi c Oxi dati on T echnol ogy for Cast ZL 301A lloyGU L in ,WEI X iao-wei(D epart m en t o fM aterials Sc i e nce and Eng i n eering ,X i h ua Un i v ersity ,Chengdu 610039,China)[Abstract] The har d anod ic ox i d ation coati n g of cast ZL301alloy w as i n vesti g ated i n four d ifferen t so l u ti o ns w ith spec ial apparatus .The relati o ns be t w een the ox ide fil m and the hardness of fil m s -f o r m i n g vo ltages of the har d anodic fil m s w ere discussed ;the opti m um techno logy m e t h od of ZL301pulse anod ic ox i d ation w as obtained.A fter apply i n g th is tech -no logy m ethod ,the voltage o f fil m is lo w er than others dur i n g the pr ocess o f anodic ox idation.The fil m is s m ooth and co m pac.t The thickness of fil m is greater than 60L m;the average V ickers hardness o f fil m s is equal o r greater t h an 300HV.[K ey w ords] Cast ZL301alloy ;H ard anod ic ox i d ation ;Ox ide fil m[收稿日期]2008-03-29[作者简介]顾琳(1983-),女,辽宁鞍山人,硕士,主要从事铝合金表面处理方面的研究。
铝合金脉冲硬质阳极氧化工艺研究
第 1 章 绪论 ··············································································································1 1.1 化学转化膜概述 ···························································································· 1 1.1.1 金属表面的化学转化膜···········································································1 1.1.2 化学转化膜的防护性能···········································································1 1.1.3 化学转化膜的应用 ··················································································2 1.2 铝合金阳极氧化 ···························································································· 3 1.2.1 概述 ··········································································································3 1.2.2 铝合金阳极氧化的作用···········································································3 1.2.3 铝合金阳极氧化的国内外发展状况 ·······················································4 1.3 铝合金阳极氧化的分类················································································· 5 1.3.1 硫酸阳极氧化 ··························································································5 1.3.2 铬酸阳极氧化 ··························································································6 1.3.3 草酸阳极氧化 ··························································································7 1.3.4 混酸阳极氧化 ··························································································7 1.4 铝合金硬质阳极氧化工艺············································································· 8 1.4.1 铝合金硬质阳极氧化···············································································8 1.4.2 硬质阳极氧化工艺的改进········································································9 1.5 课题来源及研究的目的和意义····································································13
大电流下铝合金快速硬质阳极氧化工艺的研究
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采用大脉冲电流硬质阳极氧化工艺， 提高了电流密 度， 加快了成膜速度， 缩短了生成厚膜的时间， 提高了硬 质阳极氧化膜层性能， 大大提高了生产效率， 该工艺目
图 6" 温度对膜厚的影响 #$%&’( 6" )*+,&(*-( .+ /(37(’8/&’( .* +$,3 /4$-5*(11
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量浓度对膜层厚度的影响如图 ! 所示，随着硫酸质量浓 度的增加， 膜层生长速度加快， 厚度增大； 但是当硫酸浓 度进一步提高时， 膜层溶解速度也进一步加大， 促使厚 度降低。曲线中出现的最大值点是生长和溶解过程的 平衡点， 在转折点的左侧生长快于溶解， 膜层以生长为 主， 其厚度不断增加， 而在转折点的右侧， 膜层以溶解为 主， 厚度降低。
;5 实验部分
! ! 收稿日期： "##$ % #& % "’! ! 修回日期： "##$ % #( % #& ! ! 作者简介： 安家菊 （ &)*& % ） ， 女， 四川西昌人， 硕士生， 主要从事铝 合金表面处理的研究。 ! ! 作 者 联 系 方 式： 魏 晓 伟， （ +,-./ ） 01.2.-301.)# 4 5-6337 83,7 89， （ :1/） #"* % *;;"#$&( ， ***$&’&# ， &(**#;)")’) 。
铝合金硬质阳极氧化工艺研究
铝合金硬质阳极氧化工艺研究发表时间：2020-12-30T01:46:20.932Z 来源：《防护工程》2020年27期作者：石镇滔[导读] 通过选择适当的工艺参数，能够在铝合金表面形成均匀、致密、高耐磨、高耐蚀性的硬质阳极氧化层。
航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150000摘要：通过大量的工艺试验，确定了能够同时满足三种铝合金硬质阳极氧化的溶液配方、工艺流程和工艺参数。
实验结果表明，通过选择适当的工艺参数，能够在铝合金表面形成均匀、致密、高耐磨、高耐蚀性的硬质阳极氧化层。
关键词：硬质阳极氧化；铝合金；硬度1 引言铝是一种比较活泼的金属，在空气中和氧发生作用，在表面生成一层很薄的自然氧化膜，将铝合金零件作阳极在一定温度、一定浓度的硫酸溶液中，施加一定的电流和电压，经过一定的时间，即可在其表面获得一层比在自然条件下产生的自然氧化膜厚得多的、可控的、有一定厚度的、硬度大于250HV的硬质阳极氧化膜。
它具有较强的硬度和耐磨性、有很好的绝热性、有优良的电绝缘性、有很高的耐蚀性、还有很强的结合力。
该膜层的产生极大地改变了铝合金的使用性能，这种具有独特使用价值的工艺技术，使之在航空领域得到了广泛应用[1-4]。
铝合金硬质阳极氧化加工行业现实的情况是，要获得合格的硬质阳极氧化膜，所采用的工艺，对不同的铝合金材料，要采用不同的溶液、不同的工艺参数进行加工，这需要几套槽液，几种电源，这是由于铝合金材料不同、所含元素不同、所含元素质量的不同决定的。
也就是技术难点所在。
另外，由于部分零件外露，需要在保证硬度的情况下，提高其耐蚀性，盐雾试验时间要求达到336h以上无腐蚀。
为此，要研制开发在同一种成份、同一种浓度的硬质阳极氧化槽液中、使用同一个电源，在不同的铝合金材料制作的产品上获得符合标准的硬质阳极氧化膜的生产工艺是必要的。
2 原理简介与工艺方案2.1 原理简介用硫酸电解液进行铝合金硬质阳极氧化的机理，与铝合金普通硫酸阳极氧化的原理基本相同。
6061铝合金薄板高硬度硬质阳极氧化膜的制备的开题报告
6061铝合金薄板高硬度硬质阳极氧化膜的制备的开题报告
一、选题背景
6061铝合金是一种广泛应用于航空、汽车、船舶、电子等领域的铝合金材料，因其具有优良的耐腐蚀性、高强度、良好的可加工性等特点，被广泛应用于制造各种结构部件。
随着人们对材料性能的要求越来越高，要求材料具有更好的耐磨、耐蚀等特性。
为实现这一目标，对6061铝合金进行阳极氧化处理，可以制备出一层硬质阳极氧化膜，进一步提高6061铝合金的性能。
二、研究目的
本课题旨在通过改变阳极氧化工艺参数，制备出具有高硬度的硬质阳极氧化膜，进一步提高6061铝合金的耐磨、耐腐蚀等特性，为相关领域应用提供新的解决方案。
三、研究内容
1. 6061铝合金薄板的制备：通过挤压、轧制等成型工艺，制备出尺寸合适的6061铝合金薄板。
2. 阳极氧化处理：采用不同的电解液、电流密度和处理时间等参数，对6061铝合金薄板进行阳极氧化处理，制备出不同成分、不同厚度的硬质阳极氧化膜。
3. 测量硬度：利用硬度计对制备的硬质阳极氧化膜进行硬度测试，评估膜层的硬度。
4. 表征分析：通过扫描电镜、X射线衍射、能谱分析等手段对制备的硬质阳极氧化膜进行表征，分析其成分、结构等特性。
四、研究意义
本研究针对6061铝合金材料的高性能需求，通过阳极氧化处理制备高硬度的硬质阳极氧化膜，进一步提高铝合金材料的性能。
同时，本研究可为相关领域提供新的解决方案，促进材料的进一步发展。
大电流下铝合金快速硬质阳极氧化工艺的研究
大电流下铝合金快速硬质阳极氧化工艺的研究
安家菊;魏晓伟
【期刊名称】《电镀与涂饰》
【年(卷),期】2005(24)6
【摘要】研究了ZL109铝合金在大电流密度下的脉冲阳极氧化工艺,讨论了
H2SO4浓度、苹果酸、脉冲电流密度、温度、电压对氧化膜厚度的影响,由此确定了最佳工艺条件.所得氧化膜厚度高达107 μm,硬度(HV) 为480 kg/mm.该工艺提高了硬质阳极氧化膜得生成速度,成膜速率为1.5 μm/min,电流密度高达7 A/dm2,已用于铝活塞顶面阳极氧化,可使生产效率提高2～3倍.
【总页数】3页(P29-31)
【作者】安家菊;魏晓伟
【作者单位】西华大学材料科学与工程学院,四川,成都,610039;西华大学材料科学与工程学院,四川,成都,610039
【正文语种】中文
【中图分类】TQ153.6;TG174.451
【相关文献】
1.3005铝合金常温快速硬质阳极氧化工艺研究 [J], 张斗;周海晖;旷亚非
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3.在大电流密度下铝合金阳极氧化快速成膜的机理分析 [J], 罗朝玉;安家菊;魏晓伟
4.7075铝合金硬质阳极氧化工艺研究 [J], 盛永清; 吴志鹏; 赵安安
5.铝合金2A12在低硫酸浓度下脉冲硬质阳极氧化工艺研究 [J], 查康;魏晓伟
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2A12铝合金硬质阳极氧化工艺研究
2A12铝合金硬质阳极氧化工艺研究曹歆昕;李吉丹;张晶;魏翀;陈伟;范成荣【摘要】采用正交试验分析了2A12铝合金硬质阳极氧化的工艺参数,研究了电流密度、硬质阳极氧化时间及硫酸浓度对膜层显微硬度及厚度的影响规律.结果表明,电流密度对硬质阳极氧化膜厚度影响相对较大,硫酸质量浓度对硬质阳极氧化膜的显微硬度的影响显著.最佳的氧化工艺参数为:电流密度3.0 A/dm2,氧化时间t为70 min,硫酸质量浓度240 g/L.该工艺参数下得到的硬质氧化膜平均硬度可达352 HV,膜层厚度δ可达60 μm,膜层致密,厚度均匀,综合性能优异.%Process parameters of 2A12 aluminum alloy hard anodic oxidation were optimized through orthogonal experiment.The effects of current density,oxidation time and sulfuric acid concentration on oxidation film thickness and micro-hardness were studied respectively.The result showed that the current density had the great effect on the thickness of the oxide film.The sulfuric acid had the great effect on the hardness of the oxide film.The optimal technological parameter for oxidation was as follows:current density was 3.0 A/dm2,oxidation time was 70 min,sulfuric acid concentration was 240 g/L.Under these process conditions,the average hardness of generated film can reach 352 HV,the thickness of film can reach 60 μm,the film is dense and with uniform thickness.The comprehensive performance of the oxide film is excellent.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2017(039)009【总页数】4页(P38-41)【关键词】硬质阳极氧化;2A12铝合金;工艺参数【作者】曹歆昕;李吉丹;张晶;魏翀;陈伟;范成荣【作者单位】首都航天机械公司,北京100076;首都航天机械公司,北京100076;首都航天机械公司,北京100076;首都航天机械公司,北京100076;首都航天机械公司,北京100076;首都航天机械公司,北京100076【正文语种】中文【中图分类】TG174.451铝合金硬质阳极氧化工艺具有氧化膜厚、硬度高、耐磨性好和抗蚀能力强等优点，因此广泛应用于军事及民用领域，如汽车、船舶、武器及火箭等[1-2]。
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表 1 三种铝合金材料的组成
铝合金的组成
材料牌号 w（ Cu） / % w（ Si） / % w（ Mg） / % w（ Zn） / % w（ Mn） / % w（ Ti） / % w（ Ni） / % w（ Fe） / % w（ Cr） / % w（ Al） / %
7075 1． 2 ～ 2． 0 ≤0． 40 2． 10 ～ 2． 90 5． 10 ～ 6． 10 ≤0． 30 ≤0． 20
2011 年 8 月
电镀与精饰
文章编号： 1001-3849（ 2011） 08-0043-04
第 33 卷第 8 期（ 总 221 期）
·43·
铝合金硬质阳极氧化工艺研究
张胜宝， 师玉英， 张 旭
（ 哈尔滨东安发动机集团有限公司，黑龙江 哈尔滨 150066）
摘要： 通过大量的工艺试验，确定了能够同时满足三种铝合金硬质阳极氧化的溶液配方、工艺流程
170 ～ 180g / L ≤20g / L
起始电流密度 0． 5A / dm2 ，经过 17min ～ 20min
逐渐升至 2． 5 ～ 25A / dm2 ，然后根据所需的膜层厚
度，确定所保持的时间，要得到 60 ～ 80μm 的膜层厚
度，保持时间为 70 ～ 90min，θ 为 － 2 ～ － 6℃ 。
铝合金硬质阳极氧化加工行业现实的情况是，要获得 合格的硬质阳极氧化膜，所采用的工艺，对不同的铝 合金材料，要采用不同的溶液、不同的工艺参数进行 加工，所用电源有直流、交直流叠加、直流叠加脉冲及 脉冲等方式，这需要几套槽液，几种电源，这是由于铝 合金材料不同、所含元素不同、所含元素质量的不同 决定的。也就是技术难点所在。
收稿日期： 2011-05-30
修回日期： 2011-06-23
·44· Aug． 2011
Plating and Finishing
Vol． 33 No． 8 Serial No． 221
1 原理简介与工艺方案
1． 1 原理简介 用硫酸电解液进行铝合金硬质阳极氧化的机
理，与铝合 金 普 通 硫 酸 阳 极 氧 化 的 原 理 基 本 相 同。 普通的硫酸阳极氧化，槽液温度在 16 ～ 20℃ ，电压 在 12 ～ 20V，氧化膜的生成速度与溶解速度很快就 达到动态平衡了。氧化的过程中伴有大量的热产 生，这也提 高 了 反 应 界 面 的 温 度，使 氧 化 膜 的 溶 解 速度更快，此 时 即 使 延 长 阳 极 氧 化 时 间，膜 层 厚 度 也不会增加，反而零件的几何尺寸会不断减小［5-6］。 因此，为了 获 得 合 格 的 硬 质 阳 极 氧 化 膜 层，在 膜 的 “生长”和“溶 解 ”这 对 矛 盾 中，要 促 进 膜 的“生 长 ” 速度，同时还要抑制膜的“溶 解”速 度。促 进 膜 的 “生长”速度的措施一般是提高阳极氧化的电压，以 加快阳极 反 应，使 膜 层 迅 速 生 成。 另 外，降 低 槽 液 温度，降低 槽 液 的 硫 酸 浓 度，这 都 会 抑 制 膜 的“溶 解”速度。 但 是 过 度 提 高 阳 极 氧 化 的 电 压，会 造 成 阳极氧化膜 的 电 击 穿 故 障，烧 损 零 件，造 成 零 件 报 废（ Al2 O3 的阳极氧化膜层具有高绝缘性） 。槽液中 硫酸浓度过低，虽然降低了膜层的溶解速度，但溶液 的导电性也会随之降低，且还会降低阳极的反应速 度，抑制膜层的生成。降低槽液的温度是一个较好的 方法，它能够降低硫酸溶液对膜层的溶解速度，但由
引言
铝是一种比较活泼的金属，在空气中和氧发生 作用，在表面生成一层很薄的自然氧化膜（ Al2 O3 ） ， 将铝合金零件作阳极在一定温度、一定浓度的硫酸 溶液中，施加一定的电流和电压，经过一定的时间， 即可在其表面获得一层比在自然条件下产生的自 然氧化膜厚得多的、可控的、有一定厚度（ ＞ 50μm） 的、硬度大于 250HV 的硬质阳极氧化膜。它具有较 强的硬度和 耐 磨 性、有 很 好 的 绝 热 性、有 优 良 的 电 绝缘性、有 很 高 的 耐 蚀 性、还 有 很 强 的 结 合 力。 该 膜层的产生极大地改变了铝合金的使用性能，这种 具有独特使用价值的工艺技术，使之在航空和航天 领域得到了广泛应用［1-4］。
试验结果见表 3。
编号 1 2 3
θ/℃ －3 ～ －5 －3 ～ －5 －3 ～ －5
表 3 7075 铝合金硬质阳极氧化试验结果
I/A
t / min
δ / μm
磨损质量 / mg
10
80
70
3
10
70
60
3
10
100
85
4
σ平均 / HV200 274 296 287
结论 合格 合格 合格
从试件外观质量、厚度测量、检验报告得出，该工 艺所获得的硬质阳极氧化膜达到了硬质阳极氧化膜 层质量验收标准。 2． 1． 2 ZL114A 铝合金硬质阳极氧化工艺与参数的
另外，由 于 部 分 零 件 外 露，需 要 在 保 证 硬 度 的 情况下，提高其耐蚀性，盐雾试验时间要求达到 336 h 以上无腐蚀。
为此，要 研 制 开 发 在 同 一 种 成 份、同 一 种 浓 度 的硬质阳极 氧 化 槽 液 中、使 用 同 一 个 电 源，在 不 同 的铝合金材料制作的产品上获得符合标准的硬质 阳极氧化膜的生产工艺是必要的。
于受制冷设备的制约，受到一定的限制［7-9］。 本研究课题对三种不同的材料，摸索筛选出在
同一种溶液 中，用 一 个 电 源，只 是 变 换 电 源 的 输 出 方式和其它工艺参数，就能获得符合它们各自标准 要求的硬质阳极氧化膜的工艺方法。 1． 2 工艺方案 1． 2． 1 工艺流程
铝合金硬质阳极氧化工艺流程如下： 产品验收→ 有 机 溶 剂 除 油 → 装 挂 绝 缘 → 化 学 除油→流动热水洗→流动冷水洗 →铬酸和硫酸混 合溶液酸 洗 → 冷 水 逆 流 水 洗 → 硬 质 阳 极 氧 化 → 流 动冷水洗→干燥→卸卡→检验。 1． 2． 2 硬质阳极氧化工艺参数 为使三种不同的铝合金材料，能在同一种阳极 氧化槽液中进行生产，减少生产线上同时有多个硬 质阳极氧化槽和整流电源，节约投资和降低生产费 用、降低管 理 成 本，同 时 又 能 满 足 在 三 种 不 同 的 铝 合金材料的零件上获得符合标准的硬质阳极氧化 膜，根据 ZL114A、2A12、7075 三种不同的铝合金材 料的标准（ 表 1） 和铝及铝合金硬质阳极氧化膜层质 量标准 HB5057-93 及对零件 具 体 的 质 量 要 求 （ 表 2） ，确定了硬质阳极氧化槽液，通过工艺实验进行 筛选，优选出最佳的工艺配方。
在电源上，利用生产线一台多用整流器进行试 验，电源为多波型全自动脉冲电源（ 型号为 KMF） ， 采用直流、直流叠加脉冲、脉冲等工艺进行试验，优 选出最佳的工艺参数。
2 工艺试验
2． 1 硬质阳极氧化工艺参数确定 2． 1． 1 7075 铝合金硬质阳极氧化工艺与参数的
确定 从 表 1 中 可 知 7075 铝 合 金 其 铜 质 量 分 数 为 1． 2% ～ 2． 0% ，相对较高，而铜含量对其生成的硬质
2． 1． 3 2A12 铝合金硬质阳极氧化工艺试验与参数 的确定
从表 1 中 2A12 铝合金可知，w（ Cu） 为 3． 8% ～
确定 从 表 1 中 可 知，ZL114A 铝 合 金 中 w （ Cu ） ≥ 0． 1% ，w（ Si） 为 6 ． 5 % ～ 7 ． 5 % ，因 为 硅 的 存 在 极 大地降低了零件的 导 电 性，进 而 影 响 硬 质 阳 极 氧 化膜的生成，使用普 通 的 硬 质 阳 极 氧 化 电 源 所 获 得的硬质阳极氧化膜的硬度和厚度是达不到质 量标准的。采用脉冲电源 进 行 试 验，获 得 了 合 格
（ Harbin Dongan engine group corporation Ltd． ，Harbin 150066，China）
Abstract： The electrolyte composition，technological process and parameters satisfying simultaneously the hard anodizing of three aluminum alloys were determined by a large number of experiments． The results showed that a dense and uniform hard anodizing film with higher corrosion and wear resistances could be formed on aluminum alloy by selecting suitable process parameters． Key words： hard anodizing； pulse； hardness
余量
材料牌号 7075
ZL114A 2A12
δ / μm 60 ～ 90 60 ～ 90 60 ～ 90
表 2 硬质阳极氧化膜层质量验收标准
σ / （ HV200 ） ≥250 ≥300 ≥250
磨损量 / mg ≤10 ≤10 ≤15
外观
耐蚀性
颜色应为灰色、暗灰 色至黑色或黄褐色，膜 层连续、均匀、完整
的、满足硬质阳极氧 化 膜 层 质 量 验 收 标 准 的 硬 质 阳极 氧 化 膜 层，在 实 验 中 采 用 壳 体 零 件 直 接 进行。
ZL114A 铝合金硬质阳极氧化槽液成分与工艺 方法： 氧化槽液成分同 2． 1． 1。
电源： t通∶ t断 = 3 ∶ 1，脉冲频率： 50Hz，起始平均 电流密度 0． 5A / dm2 ，经过 17 ～ 20min 持续升至 2 ～ 2． 5A / dm2 ，然后根据所需的膜层厚度，确定所保持 的时间，要得到 60 ～ 80μm 的膜层厚度，保持时间为 80 ～ 100min。试验结果见表 4。