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阳极氧化技术进展及其制品的新应用

来源:2013年会论文集  作者:卢继延  日期:2013-4-12
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  由于铝及铝合金产品具有一系列优良的化学、物理、力学加工性能和特征,使铝及铝合金制造工业得以迅猛发展,在国民经济各部门中无不大量使用铝及铝合金产品。然而,铝合金材料表面硬度低、耐磨性差、耐腐蚀性差,容易发生磨损、腐蚀现象,因此,铝合金材料在使用前往往需经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性,减少磨损和腐蚀,延长使用寿命。在工业上越来越广泛地采用阳极氧化的方法在铝表面形成厚而致密的氧化膜层,以显著改变铝合金的耐蚀性,提高表面硬度、耐磨性和装饰性能。

  (6)磷酸试验(PA)
  试样在磷酸溶液中浸泡之前,先放入温度为(19±1)℃的650mL/L硝酸溶液中浸泡10min,取出试样,干燥后称量,接着将试样浸入(38±1)℃的磷酸溶液中浸泡15min。然后取出试样,将试样清洗干净、干燥后再次称量,并计算其质量损失。

  (7)关于磷-铬酸(CPA)试验、磷酸(PA)试验、硫酸(SA)试验和乙酸-乙酸钠(AASA)试验的对比研究
  不同试验方法的对比研究获得的结果如图3所示。

  其中MT07、MT4、HS07、HS1HS2、HS3、HS3A、HS4、HS5指不同阳极氧化处理后的样品。通过图3可以看出,几种试验方法基本上都可以评价阳极氧化膜的封孔质量,但又不能完全与CPA法对应上,作为CPA法替代方法还需要进一步验证。

  2、耐磨性试验方法的应用
  耐磨性是阳极氧化的一项重要的性能指标,我国标准和日本标准等标准中通常是采用落砂试验或喷砂试验来评价阳极氧化膜的耐磨性,由于试验用磨料对落砂试验结果和喷砂试验结果影响很大,因此,目前国内外越来越多的人采用耐磨纸进行阳极氧化膜的耐磨性检测。目前ISO组织也在组织相关国家的专家采用耐磨纸进行耐磨性试验研究,试验方法具体如下:

  (1)试验方法1
  将玻璃砂纸带或石榴石砂纸带(硫酸阳极氧化膜应该用玻璃砂纸进行测试,整体着色阳极氧化膜应该用石榴石砂纸进行测试。)或00号砂纸(240粒)12mm宽,150-200mm长。缠在方块支撑上,注意外表面必须是砂粒面,砂纸必须紧贴方块支撑。用拇指和食指牢牢按住纸张在方块支撑上贴着的另外两个面,将包的砂纸放置在方块支撑的前端(图4)。

  将由方块支撑的砂纸和阳极氧化膜表面接触,并施加适当的压力,然后进行10次来回擦拭,过程中注意保持沿表面行径轨迹相同。进行10次来回擦拭之后,将砂纸和测试的阳极氧化膜分开。观察测试过的砂纸表面,如果砂纸上有大量从阳极氧化膜上磨损下来的白色粉末, 则表明磨料比阳极氧化膜更加耐磨;反之,则是阳极氧化膜比磨料更耐磨。

  白色粉末如果没有光泽且没有填满砂纸的缝隙,即被磨损的涂层很薄,则表示试验只是将表面的污垢磨损而已。如有任何疑问,应将试验区用干布擦拭干净,用砂纸在一块新的区域,重复之前相同的测试。如果砂纸上沉积了大量阳极氧化膜白色粉末,则表示该阳极氧化膜耐磨损性能差。

  (2)试验方法2
  测试操作如方法1,但在同一表面上作50次来回擦拭,每10次来回擦拭后必须保证使用区域为砂纸的新区域。磨损完成之后,用涡流测厚仪测量试验区域的阳极氧化膜厚度,并与试验区域旁未经打磨的阳极氧化膜厚度进行比较,如果膜厚损失超过2微米,则表明阳极氧化膜的耐磨性差。

  3、耐碱性试验方法的研究
  在2012年轻金属ISO标准会议上提出了采用电动势测量阳极氧化膜的耐碱性试验方法,该试验方法的试验装置包括:保温基板、高效电池和电动势检测器。 

试验溶液是将氢氧化钠溶液于去离子水中并配制到如表1所示的浓度。考虑实际情况,选择适当的溶液浓度。需要注意的是:

  (1)试验溶液必须在测试前配制好;

  (2)去离子水电导率必须小于2μS/cm才能使用。

  试验操作是:将测试样品放在温度保持在35±0.5℃保温板上,保持停留超过1分钟。然后将大约1ml的试验溶液滴到通电测试样品上。测定当电势检测器显示1.0mV时的时间(单位为:秒)。重复试验三次,计算平均值作为耐碱性的评价指标。

  七、结束语
  阳极氧化技术是铝及铝合金制品表面改性的重要方法之一,随着阳极氧化技术的不断发展完善,人们有望通过控制阳极氧化膜的结构特性来满足材料功能化方面的需求,这方面国外研究的比较早,有些技术已经在实际中应用,而我国基本还处于提高阳极氧化膜的封孔质量和耐腐蚀性等传统领域中。如何跟上世界的先进步伐,加强阳极氧化基础技术研究和阳极氧化性能方法研究是一项刻不容缓的任务。

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