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陽極氧化技術進展及其制品的新應用

來源:2013年會論文集  作者:盧繼延  日期:2013-4-12
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  由于鋁及鋁合金產品具有一系列優良的化學、物理、力學加工性能和特征,使鋁及鋁合金制造工業得以迅猛發展,在國民經濟各部門中無不大量使用鋁及鋁合金產品。然而,鋁合金材料表面硬度低、耐磨性差、耐腐蝕性差,容易發生磨損、腐蝕現象,因此,鋁合金材料在使用前往往需經過相應的表面處理以滿足其對環境的適應性和安全性,減少磨損和腐蝕,延長使用壽命。在工業上越來越廣泛地采用陽極氧化的方法在鋁表面形成厚而致密的氧化膜層,以顯著改變鋁合金的耐蝕性,提高表面硬度、耐磨性和裝飾性能。

  (6)磷酸試驗(PA)
  試樣在磷酸溶液中浸泡之前,先放入溫度為(19±1)℃的650mL/L硝酸溶液中浸泡10min,取出試樣,干燥后稱量,接著將試樣浸入(38±1)℃的磷酸溶液中浸泡15min。然后取出試樣,將試樣清洗干凈、干燥后再次稱量,并計算其質量損失。

  (7)關于磷-鉻酸(CPA)試驗、磷酸(PA)試驗、硫酸(SA)試驗和乙酸-乙酸鈉(AASA)試驗的對比研究
  不同試驗方法的對比研究獲得的結果如圖3所示。

  其中MT07、MT4、HS07、HS1HS2、HS3、HS3A、HS4、HS5指不同陽極氧化處理后的樣品。通過圖3可以看出,幾種試驗方法基本上都可以評價陽極氧化膜的封孔質量,但又不能完全與CPA法對應上,作為CPA法替代方法還需要進一步驗證。

  2、耐磨性試驗方法的應用
  耐磨性是陽極氧化的一項重要的性能指標,我國標準和日本標準等標準中通常是采用落砂試驗或噴砂試驗來評價陽極氧化膜的耐磨性,由于試驗用磨料對落砂試驗結果和噴砂試驗結果影響很大,因此,目前國內外越來越多的人采用耐磨紙進行陽極氧化膜的耐磨性檢測。目前ISO組織也在組織相關國家的專家采用耐磨紙進行耐磨性試驗研究,試驗方法具體如下:

  (1)試驗方法1
  將玻璃砂紙帶或石榴石砂紙帶(硫酸陽極氧化膜應該用玻璃砂紙進行測試,整體著色陽極氧化膜應該用石榴石砂紙進行測試。)或00號砂紙(240粒)12mm寬,150-200mm長。纏在方塊支撐上,注意外表面必須是砂粒面,砂紙必須緊貼方塊支撐。用拇指和食指牢牢按住紙張在方塊支撐上貼著的另外兩個面,將包的砂紙放置在方塊支撐的前端(圖4)。

  將由方塊支撐的砂紙和陽極氧化膜表面接觸,并施加適當的壓力,然后進行10次來回擦拭,過程中注意保持沿表面行徑軌跡相同。進行10次來回擦拭之后,將砂紙和測試的陽極氧化膜分開。觀察測試過的砂紙表面,如果砂紙上有大量從陽極氧化膜上磨損下來的白色粉末, 則表明磨料比陽極氧化膜更加耐磨;反之,則是陽極氧化膜比磨料更耐磨。

  白色粉末如果沒有光澤且沒有填滿砂紙的縫隙,即被磨損的涂層很薄,則表示試驗只是將表面的污垢磨損而已。如有任何疑問,應將試驗區用干布擦拭干凈,用砂紙在一塊新的區域,重復之前相同的測試。如果砂紙上沉積了大量陽極氧化膜白色粉末,則表示該陽極氧化膜耐磨損性能差。

  (2)試驗方法2
  測試操作如方法1,但在同一表面上作50次來回擦拭,每10次來回擦拭后必須保證使用區域為砂紙的新區域。磨損完成之后,用渦流測厚儀測量試驗區域的陽極氧化膜厚度,并與試驗區域旁未經打磨的陽極氧化膜厚度進行比較,如果膜厚損失超過2微米,則表明陽極氧化膜的耐磨性差。

  3、耐堿性試驗方法的研究
  在2012年輕金屬ISO標準會議上提出了采用電動勢測量陽極氧化膜的耐堿性試驗方法,該試驗方法的試驗裝置包括:保溫基板、高效電池和電動勢檢測器。 

試驗溶液是將氫氧化鈉溶液于去離子水中并配制到如表1所示的濃度。考慮實際情況,選擇適當的溶液濃度。需要注意的是:

  (1)試驗溶液必須在測試前配制好;

  (2)去離子水電導率必須小于2μS/cm才能使用。

  試驗操作是:將測試樣品放在溫度保持在35±0.5℃保溫板上,保持停留超過1分鐘。然后將大約1ml的試驗溶液滴到通電測試樣品上。測定當電勢檢測器顯示1.0mV時的時間(單位為:秒)。重復試驗三次,計算平均值作為耐堿性的評價指標。

  七、結束語
  陽極氧化技術是鋁及鋁合金制品表面改性的重要方法之一,隨著陽極氧化技術的不斷發展完善,人們有望通過控制陽極氧化膜的結構特性來滿足材料功能化方面的需求,這方面國外研究的比較早,有些技術已經在實際中應用,而我國基本還處于提高陽極氧化膜的封孔質量和耐腐蝕性等傳統領域中。如何跟上世界的先進步伐,加強陽極氧化基礎技術研究和陽極氧化性能方法研究是一項刻不容緩的任務。

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