铝合金表面阳极氧化及性能探究

2020-09-29何丽敏清远市海轩铝业金属制品有限公司

门窗 2020年4期

何丽敏清远市海轩铝业金属制品有限公司

1 引言

考虑到铝合金本身具有刚度高、强度高、密度小等优点，在现实生活中得到广泛的应用。伴随科学技术的不断发展，也推动了铝合金表面阳极氧化处理技术的可持续发展。在实现阳极氧化之后，就会有一层氧化膜出现在铝合金的表面，能够发挥表面耐蚀、着色装饰、绝缘、耐磨等作用。但是其氧化膜缺陷却是经常会出现的，最终就会有一种失效的状态出现在表面位置上，这部分缺陷主要包含了麻点、光滑纹路、表面氧化膜着色，如着色阴影线、着色不均匀等，主要是因为材料出现异常、加工质量不当或者是材料本身有不均匀的情况发现。所以，针对其氧化与性能进行合理的分析研究，这才是目前提升其质量的有效手段。

2 实验

2.1 准备

在实验开始阶段，选择浓硫酸、高锰酸钾、氧化钠、酒精、盐酸、重铬酸钾、去离子水。针对铝合金材料，选择2A96铝合金。

2.2 主要仪器与设备

合理的选择仪器与设备，才能达成实际的要求，具体而言，包含超声波清洗机、金相抛光机、直流电源、电化学工作站、电子天平、显微硬度计、金相显微镜、测厚仪。

3 阳极氧化处理

3.1 表面预处理

在进行铝合金表面预处理中，主要是为了剔除表面的油污与杂质，从而确保表面的洁净，并且也能够让试样状态能够达到要求。第一，按照1:1的要求，利用无水乙醇和去离子水实现清洗液对应的配置；第二，将已经进行切割的试样直接放置在带有清洗液的烧杯之中，并且将其致力于超声波清洗机内部，进行5min的清洗处理；等待清洗完成之后，使用滤纸将其擦拭干净，之后选择使用 240#、400#、600#、800#、1200#、2000#的砂纸进行打磨抛光；第三，在蒸馏水之中清洗试样，然后放置在烧杯（带有丙酮溶液）之中，在清洗机之中进行10min的清洗处理，然后将试样取出，直接烘干[1]。

3.2 制备阳极氧化膜

直接将在阳极氧化装置之中添加试样（已经进行预处理），选择100g/L的硫酸溶液，将氧化电压设定为8，10，12，14，16V，最终获取相对应的样品，以备后续的分析。

3.3 封孔处理

在烧杯之中适量的添加去离子水，然后将其致力于水浴锅之中直接加热沸腾，最终让试样放入到去离子水之中进行封孔处理，之后要求进行20min的静置处理，取出试样，并且使用去离子水进行冲洗，等待自然风干[2]。

4 性能测试

在性能测试环节，本次选择两个方面：第一，金相观察。选择使用金相显微镜，就可以针对阳极氧化膜以及没有进行镀膜的区域进行分析与观察。第二，氧化膜厚度与点滴实验。主要是针对氧化膜厚度进行测定，并且分析点滴实验[3]。

5 结果与分析

5.1 金相图

选择质量浓度为100g/L的硫酸电解液。在8V电压之下，铝合金通过阳极与封孔处理，前后金相对比见图1所示。

图1 不同处理的铝合金表面金相对比图

通过图1之中的对比可以看出，在经过阳极氧化之后，铝合金会有对应的阳极氧化膜生成，然后相比没有进行镀膜的区域，这样就使得组织变得更加的紧密，也能够大幅度的减小缺陷；如果没有进行针对性的处理，那么就会有诸多孔洞存在于其中，这样就会直接影响到阳极氧化膜的硬度，同时也会影响到对应的耐腐蚀性。所以，针对氧化膜就需要做好对应的封孔处理[4]。

5.2 氧化膜厚度以及点滴实验

在不同电压下，针对硫酸电解液，在通过相对应的阳极氧化以及封孔之后，其铝合金就可以开展后续的测定处理，本小结主要是针对阳极氧化膜厚度与点滴实验，针对其数据见表1所示。

表1 实验数据分析

通过表1可以看出，随着电压的不断增加，也会对应的增加阳极氧化膜的厚度。当电压达到16V的时候，还会进一步增加其厚度。当处于低电压的状态之下，厚度的最小值与最大值之间存在较大的差距，这就表示，当处于低电压的状态之下，就会出现厚度不均匀的现象，并且会让阳极氧化出现不稳定的状态；但是在高电压状态之下，就会出现均匀的厚度模块，并且阳极氧化处于相对稳定的状态。出现这样的情况，一方面主要是因为仪器的操作，为能够详细的检测较薄的氧化膜。另一方面是因为过小的电压，导致阳极氧化膜本身无法满足均匀与稳定性的要求。

通过表1的分析，在处于不同电压状态下，阳极氧化膜的最大厚度值与点滴时间的数据分析，最终绘制出关系曲线图，具体见图2所示。

图2 不同电压下阳极氧化膜厚度与点滴时间关系图

如图2所示，阳极氧化膜本身的厚度是和点滴的时间呈现出正比关系的。伴随着阳极氧化膜厚度的持续增加，也会对应的增加点滴时间，这样就可以让耐腐蚀性能随之提升。在开展后续的点滴实验之中，还应该考虑到缺陷、不均匀性可能产生的影响。从上述的金相图片之中，就可以清楚的看到，因为不均匀的受热问题，会导致坑蚀与缺陷的出现，所以，开展点滴实验，就是为了将厚度以及致密性客观的表现出来，让其有数据可依。