铝合金微弧氧化装饰/耐磨多功能涂层制备工艺研究

摘要

由于铝合金有优良的强度、导电性、导热性和易于成形加工等特性，在工程上得到了广泛的应用。但铝合金表面硬度低和抗腐蚀性差等特点，限制了其应用范围，因此，须对铝合金进行表面处理以改善其使用性能。 铝合金表面着彩色膜层是表面处理的一个重要方面，随着人们生活水平的提高，对色彩多样的铝着色产品提出了更高的要求。我国自从20世纪80年代开始，对铝着色机理和氧化膜着色层的技术进行了研究，但铝着色工艺并没有出现大的突破，颜色单调的局面并没有得到根本性的扭转。所以，对铝着色工艺深入研究，以获得色彩多样的产品仍有必要。 传统的方法主要是采用阳极氧化膜吸附有机或无机染料着色法和阳极氧化直接着色法，但获得的表面膜层色泽不稳定、耐磨性和耐腐蚀性差。微弧氧化工艺又称为微等离子体氧化工艺或阳极火花沉积工艺，是在阳极氧化工艺基础上发展而来的新兴表面处理工艺。微弧氧化技术是将铝合金置于电解液中通电使其表面产生微弧放电，而在铝合金表面原位生长一层陶瓷膜的表面处理技术。通过这种技术可在铝合金表面获得高硬度、高热抗、耐腐蚀性好、附着力高、色泽稳定的陶瓷膜层。 本文采用L¨2铝合金，配制不同的电解质溶液，并在电解质溶液中加入不同的添加剂，通过控制电解质溶液和添加剂的浓度获得不同颜色的膜层。采用X射线衍射相结构分析对膜层的微观形貌和膜层进行了分析。X衍射图谱表明，陶瓷层的相组成主要是Y-Al203及Q．A12O3，说明微弧氧化陶瓷层的增厚主要是以铝和氧的结合进行，其它离子则较少地参与其增厚过程。其中加入的添加剂的离子参与反应使膜层具有不同的色度。用显微硬度计测定了膜层的厚度及硬度，利用摩擦试验机对膜层进行了耐磨性试验。试验结果可以得到几种不同颜色的膜层，并且这些膜层具有一定的硬度和耐磨性，比传统的阳极氧化膜在性能上有很大的提高。 本文主要对LYl2铝合金微弧氧化着色作了初步的探讨，通过大量实验系统地分析了不同的添加剂以及不同的电解液浓度对膜层色度的影响，并对其耐磨性作了一定的研究，给今后的继续研究提供了方向。

目录

文摘

英文文摘

前言

第一章文献综述

1.1铝合金传统表面着色工艺

1.2微弧氧化表面处理工艺

1.3课题的研究目标、研究内容

1.4研究的技术路线

第二章微弧氧化设备与装饰性膜层制备工艺

2.1微弧氧化实验材料及设备

2.2装饰性微弧氧化膜的制备工艺与结果

2.3微弧氧化陶瓷膜层的厚度测定

2.4微弧氧化陶瓷膜层的显微硬度测定

第三章耐磨性试验研究

3.1材料的磨损及其分类

3.2材料的磨损量

3.3材料的耐磨性及评定方法

3.4磨损试验机原理

3.5磨损试验及结果分析

第四章微弧氧化膜层形貌与结构分析

4.1扫描电子显微分析

4.2陶瓷层相结构分析

第五章分析与讨论

5.1电解液浓度对膜层色度的影响

5.2添加剂对膜层色度变化的影响

5.3电参数对膜层色度的影响

5.4氧化时间对陶瓷氧化膜层生长的影响

5.5影响膜层色度的基他因素

5.6成膜着色过程中易出现的问题

第六章结论

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文