光斑搭接率对激光清洗铝合金阳极氧化膜表面质量及耐磨性能的影响

目的研究激光清洗铝合金表面阳极氧化膜后,光斑搭接率对基材表面质量及磨损性能的影响规律。方法采用纳秒脉冲激光器清洗7075铝合金表面的阳极氧化膜,分析不同激光光斑搭接率(20%~60%)对材料表面形貌、元素含量、表面粗糙度、显微硬度、残余应力和耐磨性的影响,通过研究激光清洗后7075铝合金的表面特征,探究激光光斑搭接率对铝合金表面耐磨性的影响规律。结果随着光斑搭接率的减小,被清洗表面的显微硬度、粗糙度均呈现先减少后增大的趋势,残余应力呈现下降趋势。当光斑搭接率为46.7%~60%时,试样表面存在烧蚀形成的凹坑,导致粗糙度增大。当光斑搭接率为20%时,氧元素的含量较高,氧化膜去除不完整,达不到清洗要求。当激光光斑搭接率为33.3%时,激光清洗能够有效去除7075铝合金表面的阳极氧化膜,并会形成粗糙度较小、显微硬度较大的熔融热氧化层。结论经不同光斑搭接率清洗后,清洗表面磨损机制主要以磨粒磨损和剥层磨损为主,在光斑搭接率为33.3%时,表面清洗效果较好,同时清洗后的表面生成的熔融热氧化层可以提高耐磨性,此时样件表面磨损量达到最低值,这为铝合金清洗后重新使用提供了可行性。

建筑铝材表面复合阳极氧化膜的制备及其性能研究

为进一步提高建筑铝材表面性能,以满足苛刻的应用要求,采用添加PTFE(Polytetrafluoroethylene,简写为PTFE)乳液的电解液在铝材表面制备复合阳极氧化膜,研究了PTFE乳液体积分数对复合阳极氧化膜的微观形貌、成分、厚度、耐腐蚀与抗磨损性能的影响。结果表明,复合阳极氧化膜表面吸附一些白色PTFE颗粒,孔洞和凹坑的数量与常规阳极氧化膜相比有所减少,但PTFE乳液体积分数变化会对复合阳极氧化膜的形貌特征、吸附的PTFE颗粒的分布状况、成分、厚度、耐腐蚀与抗磨损性能造成一定影响。添加12 mL/L PTFE乳液制备的复合阳极氧化膜致密性较好,并且表面吸附较多PTFE颗粒(含量接近3%),其厚度约为20μm,腐蚀电流密度仅为9.07×10^(-7) A/cm^(2),并且在相同腐蚀介质中浸泡14 d后整体腐蚀程度最轻,耐腐蚀性能明显好于常规阳极氧化膜和其它复合阳极氧化膜。该复合阳极氧化膜还具有良好的抗磨损性能,磨损量和摩擦系数仅为8.4 mg和0.52,与常规阳极氧化膜相比分别降低45%和29%。

硬度法测量铝合金阳极氧化膜附着力

铝合金阳极氧化膜的表面膜状结构特殊,目前没有合适的定量方法表征其附着力。利用维氏硬度计对阳极氧化膜进行矩阵化打点,控制压痕间距,利用压痕之间的挤压作用使氧化膜脱落;根据压痕交界处的氧化膜脱落情况定量评价阳极氧化膜的附着力水平;同时,制定了铝合金阳极氧化膜附着力的评价等级分类方法,将铝合金阳极氧化膜附着力水平分为0~5级。

提高铝合金阳极氧化膜抗热裂性研究

采用磷酸、硫酸混合液中大电压短时间作为第一步氧化,硫酸、酒石酸、含钼化合物混合液中小电压长时间作为第二步氧化,两步氧化结合在铝合金表面制得开口大且浅、底部窄且深的“喇叭型”多孔层,通过扫描电子显微镜和EDS能谱仪对多孔层进行表征测试,通过高温烘烤以及3C行业通用氧化膜测试方法对封孔后的氧化膜进行性能检测。结果表明,两步氧化得到的“喇叭型”多孔层氧化膜经封闭后能够耐200℃高温达2 h以上,中性盐雾通过72 h测试,酸碱性人工汗通过48 h测试,斑马笔、耐清洗测试等均能符合行业标准。

汽车铝合金外饰件阳极氧化膜开裂原因及预防措施

铝合金具有良好的导热性、导电性及耐腐蚀性,在汽车外饰件轻量化开发中得到广泛应用。铝合金表面阳极氧化后,材质的硬度、耐磨性及耐腐蚀性都显著提高。但是在高温环境和冲切、弯折等加工过程中,铝合金外饰件表面氧化膜容易发生破裂,影响汽车产品外观和性能。该文介绍汽车铝合金外饰件阳极氧化工艺及氧化膜结构,并探讨汽车铝合金外饰件阳极氧化膜开裂原因及预防措施,为此类汽车零件的生产和工艺开发提供助力。

添加剂对铝合金宽温硫酸阳极氧化膜的影响研究

采用X射线衍射仪法(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能谱仪(EDS)等研究了在30℃下有机酸、多元醇和盐类等添加剂对铝合金硫酸阳极氧化膜的表面形貌与性能的影响规律,阐明了添加剂对氧化膜性能的影响机理。研究结果表明:硫酸电解液中加入添加剂可制备出孔径约为20nm的多孔型阳极氧化膜。氧化膜的化学成分主要是Al和O,及少量的S,沸水封闭氧化膜的组成相主要是勃姆体(AlOOH)和Al2O3。添加剂的加入提高了氧化膜的致密度、厚度和耐腐蚀性能。

铝合金阳极氧化膜的勃姆石溶胶封闭

将铝合金阳极氧化膜浸入勃姆石（AlOOH）溶胶中进行封闭。以溶胶封闭膜表面密度、磷？铬酸质量损失、酸性点滴实验、染色实验为评价标准,对溶胶封闭进行了正交实验,然后研究溶胶的pH值、试片浸入溶胶时间对封闭膜表面密度和磷？铬酸质量损失的影响,获得如下的较优工艺条件：溶胶pH值为4.5-5.5,试片浸入溶胶时间为30 min,烘干封闭膜的温度为80℃,烘干时间为6 h。溶胶法封闭后膜的点滴试液变色时间可达33 min,磷-铬酸质量损失低于3 g·m^-2。极化曲线显示溶胶封闭膜的腐蚀电流密度比重铬酸盐封闭膜的降低2个数量级,其原因是溶胶不仅封闭了氧化膜的孔隙,而且在氧化膜的表面形成溶胶凝胶涂层。

铈、锂盐对铝阳极氧化膜的协同封闭作用

研究了铈、锂盐在铝阳极氧化膜封闭处理中的协同作用.场发射扫描电镜和X射线衍射谱对铈、锂盐协同封闭前后铝阳极氧化膜形貌和结构的研究结果表明,封闭后膜表面的孔洞消失,封闭产物分布均匀,封闭后膜仍然以非晶态形式存在.根据X射线光电子能谱的结果,封闭后的膜主要由含结晶水的Al2O3及铈、锂的混合氢氧化物组成,同时膜中还含有SO42-及封闭溶液组分中的一些阴离子.电化学阻抗谱的研究结果表明铈、锂盐协同封闭能够显著提高膜的耐蚀性能.在实验结果基础上,初步认为铈、锂盐封闭是通过生成结构紧密的封闭产物填充、覆盖膜孔,从而显著提高铝阳极氧化膜的耐蚀性能.

3种溶液体系下铝合金阳极氧化膜的性能

通过表面形貌观察、升压曲线测试、电化学阻抗谱(EIS)测试和疲劳性能测试等研究LY12铝合金铬酸阳极氧化(CAA)、硼酸硫酸阳极氧化(BSAA)和己二酸硫酸阳极氧化(ASAA)膜的性能。结果表明:CAA膜和ASAA膜缺陷较少且缺陷边缘光滑,BSAA膜缺陷数目较多且边缘较为粗糙。3种氧化膜的耐蚀性良好,在5%NaCl(质量分数)溶液中浸泡80 d后,均未出现明显的破坏。对比氧化膜的壁垒层阻抗(Rb)发现,BSAA的Rb值下降最大,约为94%,CAA和ASAA优于前者,其阻抗分别下降了75%和78%。3种阳极氧化技术对基体疲劳性能的影响结果表明,CAA处理降低基体的疲劳寿命值最小,约为14%;ASAA次之,约为20%;BSAA对基本疲劳性能的影响最大,约25%。

纳米多孔铝阳极氧化膜的形成机理研究

为探讨多孔铝阳极氧化膜的形成机理,研究了不同气压条件下铝在磷酸溶液中的阳极氧化过程,发现在真空下进行阳极氧化,氧气析出非常明显。通过测定不同气压下的阳极氧化曲线,分析了致密膜向多孔氧化铝膜的转化和生长过程,结果显示氧气析出是导致氧化膜从致密膜向多孔膜转变的主要原因。提出了在氧化膜/电解液界面上氧气分子的聚集是造成表面条纹的新观点。通过氧化膜断面的SEM形貌表征,首次发现多孔膜的主孔道中存在分孔道。分孔道的产生说明析氧反应不但在致密膜/电解液界面发生,而且在多孔膜孔壁/电解液界面也同时发生。

铝及铝合金阳极氧化膜的封闭技术

概括了铝及铝合金阳极氧化膜的几种常规封闭方法:水合封闭法、重铬酸盐封闭法、水解盐封闭法、常温金属盐封闭法等.介绍了两种铝及铝合金阳极氧化膜的封闭新技术:有机酸封闭和稀土封闭法,分别比较了不同封闭方法的优缺点.指出由于稀土元素对铝合金有很好的缓蚀作用,并且无毒性,因此,稀土元素在铝及铝合金阳极氧化膜封闭处理中的研究具有非常广阔的应用前景,提出了在今后工作中需要进一步深入研究的问题.

铈盐对铝合金硼酸?硫酸阳极氧化膜的封闭效应

将铝合金硼酸-硫酸阳极氧化膜浸入铈盐转化液中进行封闭。采用交流阻抗谱技术研究各封闭参数对氧化膜耐蚀性的影响,比较了不同方法封闭的氧化膜的耐蚀性差异。结果表明:将硼酸-硫酸阳极氧化试样浸入30℃的铈盐转化液(5 g/L Ce(NO3)3+0.5%H2O2)中处理30 min后,多孔层电阻Rp大幅增加,且腐蚀电流密度降低1个数量级,耐蚀性明显优于沸水封闭氧化膜的,也稍优于稀铬酸封闭氧化膜的耐蚀性。结合EDS分析表明:铈盐转化封闭后硼酸-硫酸阳极氧化膜的外表面形成了一层完整致密的铈盐转化膜,多孔层内也充满了铈的封闭产物,二者的协同作用几乎完全封住了硼酸-硫酸阳极氧化膜的孔隙,从而有效地提高了氧化膜的耐蚀性。

铝合金阳极氧化膜上阴极电解沉积的稀土铈转化膜

通过阴极电解的方法在铝合金多孔阳极氧化膜上沉积了富铈转化膜 .电解成膜溶液为含1g/LCeCl3 ·7H2 O和 10ml/LH2 O2 的水溶液 .用XPS、FEM、XRD、和EDAX等分析手段对此种转化膜的组成、结构形貌进行了研究 .结果表明 :这种铈转化膜的微结构与氧化膜的多孔结构紧密相关 ,并且随电解时间和电流密度的改变而逐渐变化 ;转化膜主要由三价铈化合物组成 ,阴极电解 1h后膜厚约 14 0nm ,并呈非晶态特征 .

铝阳极氧化膜模板组装铜纳米线及其TEM表征

为了研究纳米线的微观结构,通过电化学交流电沉积的方法,以多孔阳极氧化铝膜(Al2O3/Al)为模板,制备了金属铜纳米线,利用透射电子显微及选区电子衍射技术对纳米线进行了表征,并从电化学角度探讨了铜纳米线凸凹相间条纹结构的形成机理.研究表明:铜纳米线具有凸凹的条纹结构,平均长度约为4μm,直径20nm;铜纳米线具有面心立方(FCC)的多晶结构,其凸、凹部位具有相同的物相组成.

铈盐在电场作用下对LY12铝合金阳极氧化膜的封闭作用

研究了铈盐溶液在脉冲电场作用下对LY12铝合金阳极氧化膜的封闭作用。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了封闭后阳极氧化膜的表面微观形貌,利用动电位极化技术和电化学交流阻抗谱(EIS)研究了经铈盐封闭后的LY12铝合金阳极氧化膜在不同pH值的1mol/LNaCl溶液中的耐蚀性,并与重铬酸钾封闭、沸水封闭进行了对比。结果表明,采用该封闭工艺得到的铝合金阳极氧化膜表面平整均匀,在耐蚀性方面优于传统封闭方法,并且降低了成本和减少了能量消耗,对环境无污染,是一种新型的绿色封闭方法,有望替代重铬酸钾封闭法。

铝阳极氧化膜的半导体特性

采用Mott-Schottky理论结合氧化膜点缺陷模型(PDM)研究了工业纯铝L2阳极氧化膜的半导体性质,分别计算了沸水封闭和重铬酸钾封闭后阳极氧化膜的施主浓度、氧空穴扩散系数及平带电位.结果表明,铝阳极氧化膜封闭前后都具有n型半导体性质,且施主浓度随着电压的升高呈指数递减.使用不同方法封闭的阳极氧化膜的氧空穴扩散系数为(1.12-5.53)×10-14cm-2·s-1,封闭后阳极氧化膜平带电位降低.

铝阳极氧化膜纳米孔阵列结构的自组织过程分析

提出了在铝阳极氧化膜的生长过程中存在两种力的作用,一种是在阻挡层形成时就已经存在的由于基体铝与氧化铝之间晶格不匹配产生的内应力的作用,另一种是随着纳米孔的形成,存在于纳米孔内壁的表面张力的作用.铝阳极氧化膜纳米孔阵列的自组织过程是在这两种力的共同作用下进行的.这两种力的大小随着纳米孔形貌的变化而改变,当铝阳极氧化膜中的纳米孔呈规则的六角排列时,这两种力达到平衡,此时体系的能量也最低.

铝阳极氧化膜在NaCl溶液中的电化学性能

采用交流阻抗法研究了工业纯铝L3阳极氧化膜在中性NaCl溶液中交流阻抗谱的变化规律,比较了未封闭处理与沸水封闭处理后氧化膜的交流阻抗谱的差异,并结合等效电路分析了氧化膜多孔层与阻挡层电化学参数的变化。结果表明,未封闭的阳极氧化膜在NaCl溶液中浸泡初期存在一个自封闭过程,封闭处理明显提高氧化膜多孔层的初始Rp值并降低初始CPEp值;溶液中侵蚀性离子浓度越高,封闭处理提高铝阳极氧化膜的耐蚀性能作用越明显。

影响铝合金阳极氧化膜质量因素的研究

采用扫描电镜观察了铝合金阳极氧化膜的微观结构,测定了氧化膜的硬度、厚度和失重,进而分析了氧化 膜微观结构与其质量的关系。讨论了铝材中金属元素、氧化添加剂、氧化条件对膜层微观结构的影响。结果表明,氧化膜 的微观结构与其性能相对应,当氧化膜具有明显的多边形孔的结构且致密时,其性能较好,铝合金中必须含有Mg和Si, 且其比倒要合适才能形成较好的氧化膜结构;添加剂和氧化条件对氧化膜结构的影响也较大。

三种无铬封闭方法对铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响

研究了沸水封闭、醋酸镍封闭和电压加载下己二酸铵封闭对LY12铝合金阳极氧化膜耐蚀性的影响。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对三种无铬封闭方法处理后铝合金阳极氧化膜的表面微观形貌和耐蚀性进行了研究。结果表明:封闭处理可以有效地闭合阳极氧化膜的微孔,提高氧化膜耐腐蚀性能。电压加载下己二酸铵封闭可以有效缓解氧化膜的腐蚀。三种无铬封闭方法处理后的氧化膜耐腐蚀性能从小到大依次为:沸水封闭,醋酸镍封闭,电压加载下己二酸铵封闭。