提高铝合金阳极氧化膜在高温下的抗开裂性能研究

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1、摘要提高铝合金阳极氧化膜在高温下抗开裂性能的研究经过封闭后的铝阳极氧化膜应用范围广泛，且具有良好的耐高温性能，但由于氧化膜与铝基体的热传导系数和热膨胀系数相差较大(氧化膜的热膨胀系数和传热系数分别为铝合金基材的20％和10％)，使得在较高温度下氧化膜中产生很大的热应力，氧化膜发生开裂，从而耐蚀性能显著下降。因此，通过研究阳极氧化过程、氧化工艺、膜成分与结构对氧化膜耐热性、封闭工艺、抗开裂性、耐蚀性等性能的影响，深入研究各种因素对氧化膜抗开裂性能的影响、作用机制，以制备出具有耐热、抗开裂并耐腐蚀的阳极氧化膜。本论文以工业纯铝105

2、0A(原L3)为实验材料，研究了阳极氧化工艺条件、氧化电源方式、封闭工艺对氧化膜开裂行为的影响。结果表明：对于工业纯铝，电流密度和氧化时间分别为2A／dm2和1小时时得到的硫酸阳极氧化膜具有较好的抗开裂性能；在磷酸+次亚磷酸钠溶液中得到的氧化膜比硫酸阳极氧化膜显微硬度高；在硫酸+钇盐电解液中直流阳极氧化得到氧化膜表面仅有微量钇元素的存在；而脉冲氧化膜表面凹凸不平，孔洞不规则，氧化膜表面钇元素极其微量；经过溶胶．凝胶法封闭处理后的硫酸氧化膜在加热后，表面裂纹明显增加，且提拉次数越多，裂纹越多。而经溶胶．凝胶法封闭处理后的磷酸氧化膜

3、在加热后，表面未发生开裂。封闭工艺对阳极氧化膜的受热开裂行为有重要影响。研究了硫酸钇脉冲封闭和硝酸铈封闭对工业纯铝阳极氧化膜受热开裂行为及电化学行为的影响。结果表明，通过硫酸钇脉冲封闭，可以将钇元素引入到氧化膜中。与沸水封闭氧化膜加热后表面出现了宽度达l微米左右的粗大的裂纹相比，硫酸钇封闭的氧化膜表层更加致密，其多孔层孔壁的加粗、孔隙减小，氧化膜显微硬度明显提高，使得氧化膜在加热后仅出现一些细小的微裂I纹。通过硝酸铈封闭，可以将铈元素引入到氧化膜中，降低封闭过程中的水合作用，使得氧化膜抗开裂性能较沸水封闭有了很大提高。从交流阻抗

4、结果可以看出，与沸水封闭相比，在NaCl溶液中硫酸钇脉冲封闭氧化膜加热前、后的耐蚀性能均有显著提高。硝酸铈封闭的阳极氧化膜加热后的耐蚀性能较沸水封闭氧化膜加热后也有很大提高。关键词：铝合金，阳极氧化，裂纹，加热，硫酸钇，硝酸铈摘要STUDYoNIMPRoVINGTHEANTI．CRACl(INGoFANoDICFILMSUNDERHIGHTEMPRARUREABSTRACTTheanodicaluminumfilmssealedareappliedwidelyanddogoodanti-heatingperformance．Bu

5、tthermicstressisinducedinthefilmunderhightemperatureSOthatthefilmoccurtocrack，consequentlytheanti—corrosionperformancedeclinesextremelybecausethedifferenceofthermalexchangecoefficientandthermalexpansioncoefficientbetweenanodicfilmandsubstratealuminumalloys(theheatexc

6、hangecoefficientandheatexpandcoefficientofanodicfilmare20％and10％ofsubstratealuminumalloys)．Therefore，deeplystudyallkindsoffactorseffectanti—crackingonanodicfilm，processmechanismbystudyonoxidationprocess，oxidationtechnics，filmelementandstructureeffectonanti—heating，ox

7、idationparameters，anti—crackingandanti-corrosionperformance，SOthatpreparinganodicoxidefilmswhichdogoodheat—resistance，anti—crackingandanti—corrosionperformance．Industrialaluminum1050A(L3)wasusedasexperimentmaterialinthispaper,studiedontheeffectofanodicoxidationtechni

8、c，oxidationmethodsandsealingtechniconcrackingbehavioroffilms．Theresultsshowedthattheexcellentcurrentdensityandoxidationtimewere2A／d