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材料保护 2024年第2期57卷 28-34页

作者：沈文宁王钰雯李庚葛延峰胡鸣旸汤玉斐西安理工大学材料科学与工程学院陕西西安710048 陕西省腐蚀与防护重点实验室陕西西安710048

为了明确膜层厚度对铝合金黑色微弧氧化陶瓷膜层的黑度、耐蚀性和硬度的影响规律,促进其实际应用,在硅酸盐-钒酸盐复合溶液体系中对6061铝合金进行微弧氧化处理,通过控制微弧氧化时间获得具有不同膜层厚度的铝合金黑色陶瓷膜层。利用测... 详细信息

为了明确膜层厚度对铝合金黑色微弧氧化陶瓷膜层的黑度、耐蚀性和硬度的影响规律,促进其实际应用,在硅酸盐-钒酸盐复合溶液体系中对6061铝合金进行微弧氧化处理,通过控制微弧氧化时间获得具有不同膜层厚度的铝合金黑色陶瓷膜层。利用测厚仪、粗糙度测量仪、SEM和EDS对黑色陶瓷膜层的表面结构、膜层成分和粗糙度等进行表征,并借助色差仪、维氏硬度计和电化学工作站等研究了膜层厚度对陶瓷膜层的黑度、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明:膜层厚度对黑色陶瓷膜层的表面形貌、粗糙度、显色特性、硬度和耐蚀性有较大影响。随着微弧氧化时间延长,膜层厚度增加,膜层表面更为粗糙,表层放电微孔数量减少,放电微孔孔径增大;当膜厚达到30.786μm时,陶瓷膜层的放电微孔显著增大,孔径达到10μm。随着膜层厚度增加,陶瓷膜层的黑度增加,显微硬度提高,但耐蚀性先增强后降低。当膜层厚度为20.781μm时,陶瓷膜层的黑度和硬度较高,耐蚀性最好,其在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度为1.093×10^(-6) A/cm^(2)。

关键词： 6061 铝合金黑色陶瓷膜层膜层厚度耐蚀性微弧氧化

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铝合金黑色微弧氧化陶瓷膜层的制备及性能研究

铝合金黑色微弧氧化陶瓷膜层的制备及性能研究

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作者：鲁成兰州理工大学

学位级别：硕士

铝合金因具有密度小、比强度高、易加工成型和导电(热)性好等优点,成为轻量化制造的主要材料。然而,铝合金本身存在易腐蚀易老化等缺点,且颜色单一,限制了其在一些特殊领域的应用。采用微弧氧化技术,利用不同着色离子,可在铝合金表面形... 详细信息

铝合金因具有密度小、比强度高、易加工成型和导电(热)性好等优点,成为轻量化制造的主要材料。然而,铝合金本身存在易腐蚀易老化等缺点,且颜色单一,限制了其在一些特殊领域的应用。采用微弧氧化技术,利用不同着色离子,可在铝合金表面形成耐腐蚀耐老化且不同颜色的陶瓷膜层。其中由于黑色膜层具有较高的光吸收率和红外辐射能力,使其在航空航天、汽车工业、光学器件、建筑与装饰等多个领域具有广泛的应用前景。但是黑色微弧氧化陶瓷膜层附着力相对较低,本文针对铝合金黑色微弧氧化陶瓷膜层附着力性能不足的问题,主要开展了以下研究。首先,研究了不同着色离子(Co、Cu、WO、VO)在微弧氧化过程中的着色规律及相应陶瓷膜层附着力性能。在相同摩尔浓度及负压条件下,利用恒流模式制备了颜色不同的陶瓷膜层。用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)分别评价了膜层的结构和元素含量。利用热震试验评价了膜层的附着力状况。结果表明:离子浓度对陶瓷膜层的颜色及附着力性能具有重要影响。离子浓度升高使膜层颜色加深,但也使相同条件下制备的黑色微弧氧化膜层附着力性能降低,在热震试验中最容易剥落。其次,通过在硅酸盐电解液中加入NHVO,在铝合金表面制备了黑色陶瓷膜层。利用分光光度计、热震试验评价黑色膜层的光吸收性能以及与铝合金基体的附着力状况,采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)研究黑色膜层的生长过程。结果表明:黑色微弧氧化膜层具有优异的吸光性能,但抗热震性能较差,表层易发生剥落。黑色膜层的生长过程可分为两个阶段:前期以基体的氧化为主,得到的膜层颜色较浅,与基体结合紧密;而后期以电解液中化合物的沉积为主,膜层颜色加深,并与前期生长的膜层发生分层,导致膜层的结合力变差。最后,通过优化电解液成分及调节微弧氧化过程中负电压值,进一步提高了黑色陶瓷膜层的附着力性能。用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)分别评价了膜层的结构及成分。热震试验评价黑色陶瓷膜层与铝合金基体的附着力状况。结果表明:电解液中NaPO含量的增加可使膜层的附着力性能显著提高;负电压的提高可使黑色微弧氧化膜层黑度降低,附着力性能提高。在优化的电解液中,负电压阶段性的提高可在保证黑度均匀且吸光率良好的情况下提高膜层附着力性能。

关键词：铝合金黑色陶瓷膜层微弧氧化附着力性能

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