铝合金阳极氧化膜耐磨性测试的研究

2013-09-26李永丰

电镀与精饰 2013年1期

纪红，李永丰

(北京有色金属研究总院分析测试技术研究所，北京 100088)

引言

铝合金产品在航空、电子、工业型材、建筑型材、汽车装饰部件、民用装饰五金件及太阳能支架材料等方面有着广泛的应用，但由于铝的电极电位较负，容易发生腐蚀，因此为了提高装饰效果、增强耐腐蚀性及延长使用寿命，铝合金一般都要经过表面处理后才能投入使用。而阳极氧化就是铝合金表面处理最常用的手段之一，经过处理后的铝合金表面可形成一层阳极氧化膜，具有防护、耐蚀、耐磨、装饰及绝缘等作用。随着铝合金阳极氧化的广泛应用，需要对其质量进行监控和检测。耐磨性是衡量膜层优劣的一项重要质量指标，它反映了阳极氧化膜对摩擦作用的抵抗能力［1］。

铝合金阳极氧化膜的耐磨性可通过落砂试验、喷磨试验及轮磨试验等方法进行测试［2-4］。目前国内多采用落砂法，由于落砂试验的结果与试验过程的环境因素，砂粒的形状，砂粒的使用次数等因素有关系［5］，导致得到的测试数据比较分散，同时落砂试验所需时间长，劳动强度大，因此近年来人们开始尝试使用试验参数要求严格，试验时间短的喷磨试验来评价铝合金阳极氧化膜的耐磨性。在新修订的相关标准中也开始规定采用喷磨试验来评定铝合金阳极氧化膜的耐磨性［6-7］，但喷磨试验在我国目前开展的不多。本文从稳定性、精密度和重现性等几方面对喷磨试验进行考察，旨在对其应用进行探索。

1 实验部分

1.1 仪器

喷磨试验所用的仪器为喷磨试验仪，图1给出了仪器的示意图，其中试样面与喷嘴的轴线成55°，试样面到喷嘴底端的垂直距离为10mm，所用磨料是粒径为F100的绿碳化硅。使用前将磨料于105℃下烘干2h。实验终点的判定是当试验中裸露出的基体直径达到2mm时停止，并记录磨穿试样所用的时间。

图1 喷磨试验仪示意图

1.2 原理

喷磨试验的原理是在指定的条件下(包括气体压力、磨料流速、磨料下落高度、试验角度及试样距喷嘴的高度等)，用干燥的空气流或惰性气体将干燥的磨料颗粒喷射在试样的检验区上，至裸露出的金属基体达到预设的尺寸，试样的耐磨性用喷磨时间来表示，试样的结果需和标准试样的结果相比较，以平均耐磨性的方式来衡量试样的耐磨性［2］。

1.3 试样制备

选用尺寸为140mm×70mm×1mm的1050铝合金，在进行碱浸脱脂处理后，用硫酸电解液进行阳极氧化，溶液组成为 180g/L硫酸，5～10g/L Al3+，氧化 θ为 20℃，Ja为 1.5A/dm2，氧化 t为45min，之后进行沸水封孔，封孔液为pH=5.5 ～6.5的1g/L醋酸铵溶液，封孔t为60min。