铝合金在低硫酸浓度电解液中硬质阳极氧化膜的制备研究.docx

铝合金在低硫酸浓度电解液中硬质阳极氧化膜的制备研究
铝合金在低硫酸浓度电解液中硬质阳极氧化膜的制备研究
摘要
本文以铝合金为研究对象，以低硫酸浓度电解液为介质，在不同工艺条件下进行硬质阳极氧化膜的制备研究，并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、电化学测试等手段对制备的阳极氧化膜进行结构和性能表征分析。结果表明，在适宜的工艺条件下，在低硫酸浓度电解液中制备的铝合金硬质阳极氧化膜具有较好的耐蚀性和耐磨性，且膜形貌均匀、孔隙分布合理，表面硬度达到了最大值。其中，工艺方案为电压控制3V、温度控制在20℃、电解液中硫酸浓度为2%、电解时间为40min的样品表现出了最佳的综合性能。
关键词：铝合金；低硫酸浓度电解液；硬质阳极氧化膜；耐蚀性；耐磨性
Abstract
Inthispaper,aluminumalloywastakenastheresearchobject,andlowsulfuricacidconcentrationelectrolytewasusedasthemediumtopreparehardanodizedfilmunderdifferentprocessconditions.Thestructuralandperformancecharacterizationoftheanodicoxidefilmwasanalyzedbyscanningelectronmicroscopy,X-raydiffraction,andelectrochemicaltesting.Theresultsshowthatundersuitableprocessconditions,thealuminumalloyhardanodizedfilmpreparedinlowsulfuricacidconcentrationelectrolytehasbettercorrosionresistanceandwearresistance,andthefilmmorphologyisuniformandtheporedistributionisreasonable.Thesurfacehardnessreachesthemaximumvalue.Amongthem,thesamplewiththebestcomprehensiveperformancewasobtainedwiththeprocessplanofvoltagecontrolof3V,temperaturecontrolat20℃,sulfuricacidconcentrationof2%intheelectrolyte,andelectrolysistimeof40minutes.
Keywords:aluminumalloy;lowsulfuricacidconcentrationelectrolyte;hardanodizedfilm;corrosionresistance;wearresistance
引言
随着工业的发展，铝材在众多领域中获得了广泛的应用。然而，一些特定的环境会对铝材产生腐蚀和磨损等问题，影响其使用寿命和性能。硬质阳极氧化膜是提高铝材耐腐蚀和耐磨性能的有效方法。以往的研究大多是在强酸性电解液中制备硬质阳极氧化膜，然而强酸性电解液中腐蚀性大，同时还存在环境污染的问题，因此低硫酸浓度电解液被用于铝材硬质阳极氧化膜的制备。本文选用低硫酸浓度电解液作为介质，对铝合金硬质阳极氧化膜的制备工艺进行了研究，并通过形貌分析、成分分析、耐蚀性测定、表面硬度测量等手段对样品进行了表征和分析，以期为发展高性能铝合金提供参考。
实验部分
1.样品制备
本实验选用A6061铝合金为原材料，样品表面先用砂纸打磨至800目，然后清洗干净；接着将样品放入洗涤槽中，用丙酮进行清洗，确定表面清洁无铁等杂质后，进行阳极氧化实验。
2.阳极氧化实验
将清洗干净的样品装入电极池中，然后进行阳极氧化处理。本研究中采用2%的硫酸浓度电解液，室温下进行电解，电解电压控制在0-30V之间。定时取出样品，并分别进行形貌分析、成分分析、耐蚀性测定和表面硬度测量。
3.样品表征和分析
采用扫描电子显微镜（SEM，PhenomProX，荷兰）对样品形貌进行观测；用X射线衍射（XRD，RigakuSmartLab，日本）对样品的形貌和成分进行表征；用电化学测试仪（CHI660C，上海）对耐蚀性测定；用Vickers硬度仪（WilsonRockwell）对样品表面硬度进行测定。
结果与分析
本研究中共制备了5种不同工艺条件的阳极氧化膜样品，它们分别是：样品1（电压控制10V，温度控制在15℃，电解液中硫酸浓度为1%）；样品2（电压控制20V，温度控制在15℃，电解液中硫酸浓度为2%）；样品3（电压控制20V，温度控制在20