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陽極氧化技術(shù)進(jìn)展及其制品的新應(yīng)用

來源:2013年會(huì)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(chǎn)品具有一系列優(yōu)良的化學(xué)、物理、力學(xué)加工性能和特征,使鋁及鋁合金制造工業(yè)得以迅猛發(fā)展,在國民經(jīng)濟(jì)各部門中無不大量使用鋁及鋁合金產(chǎn)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(fā)生磨損、腐蝕現(xiàn)象,因此,鋁合金材料在使用前往往需經(jīng)過相應(yīng)的表面處理以滿足其對環(huán)境的適應(yīng)性和安全性,減少磨損和腐蝕,延長使用壽命。在工業(yè)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(yàn)(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(jì)算其質(zhì)量損失。

  (7)關(guān)于磷-鉻酸(CPA)試驗(yàn)、磷酸(PA)試驗(yàn)、硫酸(SA)試驗(yàn)和乙酸-乙酸鈉(AASA)試驗(yàn)的對比研究
  不同試驗(yàn)方法的對比研究獲得的結(jié)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(yàn)方法基本上都可以評價(jià)陽極氧化膜的封孔質(zhì)量,但又不能完全與CPA法對應(yīng)上,作為CPA法替代方法還需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

  2、耐磨性試驗(yàn)方法的應(yīng)用
  耐磨性是陽極氧化的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo),我國標(biāo)準(zhǔn)和日本標(biāo)準(zhǔn)等標(biāo)準(zhǔn)中通常是采用落砂試驗(yàn)或噴砂試驗(yàn)來評價(jià)陽極氧化膜的耐磨性,由于試驗(yàn)用磨料對落砂試驗(yàn)結(jié)果和噴砂試驗(yàn)結(jié)果影響很大,因此,目前國內(nèi)外越來越多的人采用耐磨紙進(jìn)行陽極氧化膜的耐磨性檢測。目前ISO組織也在組織相關(guān)國家的專家采用耐磨紙進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)研究,試驗(yàn)方法具體如下:

  (1)試驗(yàn)方法1
  將玻璃砂紙帶或石榴石砂紙帶(硫酸陽極氧化膜應(yīng)該用玻璃砂紙進(jìn)行測試,整體著色陽極氧化膜應(yīng)該用石榴石砂紙進(jìn)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?jiān)诜綁K支撐上貼著的另外兩個(gè)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(dāng)?shù)膲毫Γ缓筮M(jìn)行10次來回擦拭,過程中注意保持沿表面行徑軌跡相同。進(jìn)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(yàn)只是將表面的污垢磨損而已。如有任何疑問,應(yīng)將試驗(yàn)區(qū)用干布擦拭干凈,用砂紙?jiān)谝粔K新的區(qū)域,重復(fù)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(yàn)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(qū)域?yàn)樯凹埖男聟^(qū)域。磨損完成之后,用渦流測厚儀測量試驗(yàn)區(qū)域的陽極氧化膜厚度,并與試驗(yàn)區(qū)域旁未經(jīng)打磨的陽極氧化膜厚度進(jìn)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(yàn)方法的研究
  在2012年輕金屬ISO標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議上提出了采用電動(dòng)勢測量陽極氧化膜的耐堿性試驗(yàn)方法,該試驗(yàn)方法的試驗(yàn)裝置包括:保溫基板、高效電池和電動(dòng)勢檢測器。 

試驗(yàn)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(shí)際情況,選擇適當(dāng)?shù)娜芤簼舛取P枰⒁獾氖牵?BR>
  (1)試驗(yàn)溶液必須在測試前配制好;

  (2)去離子水電導(dǎo)率必須小于2μS/cm才能使用。

  試驗(yàn)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(yàn)溶液滴到通電測試樣品上。測定當(dāng)電勢檢測器顯示1.0mV時(shí)的時(shí)間(單位為:秒)。重復(fù)試驗(yàn)三次,計(jì)算平均值作為耐堿性的評價(jià)指標(biāo)。

  七、結(jié)束語
  陽極氧化技術(shù)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(shù)的不斷發(fā)展完善,人們有望通過控制陽極氧化膜的結(jié)構(gòu)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(shù)已經(jīng)在實(shí)際中應(yīng)用,而我國基本還處于提高陽極氧化膜的封孔質(zhì)量和耐腐蝕性等傳統(tǒng)領(lǐng)域中。如何跟上世界的先進(jìn)步伐,加強(qiáng)陽極氧化基礎(chǔ)技術(shù)研究和陽極氧化性能方法研究是一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。

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