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1　前言
　　鋁及其合金材料由于其高的強(qiáng)度/重量比，易成型加工以及優(yōu)異的物理、化學(xué)性能，成為目前工業(yè)中使用量?jī)H次于鋼鐵的第二大類金屬材料。然而，鋁合金材料硬度低、耐磨性差，常發(fā)生磨蝕破損，因此，鋁合金在使用前往往需經(jīng)過(guò)相應(yīng)的表面處理以滿足其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和安全性，減少磨蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。在工業(yè)上越來(lái)越廣泛地采用陽(yáng)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，提高硬度、耐磨性和裝飾性能。
　　陽(yáng)極氧化是國(guó)現(xiàn)代最基本和最通用的鋁合金表面處理的方法。陽(yáng)極氧化可分為普通陽(yáng)極氧化和硬質(zhì)陽(yáng)極氧化。鋁及鋁合金電解著色所獲得的色膜具有良好的耐磨、耐曬、耐熱和耐蝕性，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑鋁型材的裝飾防蝕。然而，鋁陽(yáng)極氧化膜具有很高孔隙率和吸附能力，容易受污染和腐蝕介質(zhì)侵蝕，心須進(jìn)行封孔處理，以提高耐蝕性、抗污染能力和固定色素體。
　　2　鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化
　　2.1　普通陽(yáng)極氧化
　　鋁及其合金經(jīng)普通陽(yáng)極氧化可在其表面形成一層Al2O3膜，使用不同的陽(yáng)極氧化液，得到的Al2O3膜結(jié)構(gòu)不同。陽(yáng)極氧化時(shí)，鋁表面的氧化膜的成長(zhǎng)包含兩個(gè)過(guò)程：膜的電化學(xué)生成和化學(xué)溶解過(guò)程。只有膜的成長(zhǎng)速度大于溶解速度時(shí)，氧化膜才能成長(zhǎng)、加厚。普通陽(yáng)極氧化主要有硫酸陽(yáng)極氧化、鉻酸陽(yáng)極氧化、草酸陽(yáng)極氧化和磷酸陽(yáng)極氧化等，以下介紹一些普通陽(yáng)極氧化新工藝。
　　2.1.1　寬溫快速陽(yáng)極氧化[1]
　　硫酸陽(yáng)極氧化電解液的溫度要求在23℃以下，當(dāng)溶液的溫度高于25℃時(shí)，氧化膜變得疏松、厚度薄、硬度低、耐磨性差，因此在原硫酸溶液中加入氧化添加劑對(duì)原工藝進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的溶液配方為：
　　硫酸（ρ＝1.84g／cm3）150－200g／L（最佳值160g／L）CK－LY添加劑　　　　　　20－35g／L （最佳值30g／L）鋁離子　　　　　　　　 0.5－20g／L　（最佳值5g／L）
　　CK－LY氧化添加劑包括特定的有機(jī)酸和導(dǎo)電鹽，前者能提高電解液的工作溫度，抑制陽(yáng)極氧化膜的化學(xué)溶解，在較高的溫度下對(duì)抑制氧化膜疏松有良好的作用；后者能增強(qiáng)電解液的導(dǎo)電性，提高電流密度，加快成膜速度。該添加劑溶于硫酸電解液，對(duì)電解液中的金屬離子有絡(luò)合作用，使溶液中鋁離子的容忍量提高，氧化液的壽命延長(zhǎng)，操作溫度可達(dá)30℃以上，而普通硫酸氧化工藝21℃以上就必須開冷水機(jī)；同時(shí)減少了氧化時(shí)間，并可獲得高質(zhì)量的氧化膜。
　　2.1.2　硼酸－硫酸陽(yáng)極氧化[2]
　　硼酸－硫酸陽(yáng)極氧化是取代鉻酸陽(yáng)極氧化的一種薄層陽(yáng)極氧化新工藝。硼酸－硫酸陽(yáng)極氧化溶液的組成為：45g/L H2SO4＋8g/L H3BO3。
　　陽(yáng)極氧化膜退膜溶液：按ASTMB137(美國(guó)實(shí)驗(yàn)材料標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定溶液，即：20g/L CrO3＋35mL/L H3PO4。
　　2.1.3　其它方面工藝的改進(jìn)
　　鞏運(yùn)蘭等對(duì)鋁在鉻酸中高電壓陽(yáng)極氧化進(jìn)行了研究[3]，結(jié)果表明，鉻酸體系高電壓陽(yáng)極氧化得到的氧化膜多孔，膜孔徑極不規(guī)整，呈樹枝狀，濃度對(duì)孔徑和膜厚都有影響。
　　在磷酸中采用直流恒壓電解的方法對(duì)鋁試樣進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理。實(shí)驗(yàn)表明，隨著電解電壓的升高，阻擋層厚度、多孔層胞徑和孔徑均呈線性增加，其原因與離子遷移等密切相關(guān)。此項(xiàng)技術(shù)起源于本世紀(jì)30年代，由于磷酸氧化膜具有很強(qiáng)的粘合力，是電鍍、涂漆的良好底層，因此得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
　　2.2　鋁及鋁合金的硬質(zhì)陽(yáng)極氧化
　　鋁及其合金經(jīng)硬質(zhì)陽(yáng)極氧化處理后，可在其表面生成厚度達(dá)幾十到幾百微米的氧化膜，由于這層氧化膜具有極高的硬度(鋁合金上可達(dá)400－6000kg/mm2，純鋁上可達(dá)1500kg/mm2)，優(yōu)良的耐磨性、耐熱性(氧化膜熔點(diǎn)可達(dá)2050℃)和絕緣性，大大提高了材質(zhì)本身的物理性能、化學(xué)性能和機(jī)械性能，在國(guó)防及機(jī)械制造領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
　　2.2.1　硫酸硬質(zhì)陽(yáng)極氧化
　　硫酸法成分簡(jiǎn)單穩(wěn)定，操作容易，低溫氧化可獲得數(shù)十至數(shù)百微米的硬質(zhì)膜。硫酸硬質(zhì)陽(yáng)極氧化的主要缺陷是一般要在低溫下進(jìn)行，而且受鋁合金組成的影響很大。
　　2.2.2　混合酸常溫硬質(zhì)陽(yáng)極氧化
　　混合酸常溫硬質(zhì)陽(yáng)極氧化是指以硫酸為主，加入少量草酸等二元酸，以獲得較厚的膜，同時(shí)擴(kuò)大使用溫度的上限，可允許將陽(yáng)極氧化溫度提高到10－20℃之間，所獲得氧化膜的特征與硫酸陽(yáng)極氧化膜相似。在10－20℃下電解，能獲得耐磨性好的氧化膜和高著色率；實(shí)行高電流密度的混合酸電解，可防止氧化膜溶解，可在較高的溫度下實(shí)施，降低生產(chǎn)成本，使膜層更加平滑、光潔、細(xì)密，厚度更大，硬度更高。
　　2.2.3　脈沖硬質(zhì)陽(yáng)極氧化
　　脈沖硬質(zhì)陽(yáng)極氧化采用間斷電流或交替的高低電流進(jìn)行氧化，成功避免了燒焦和粉末，在室溫下，所獲得氧化膜在硬度、耐蝕性、柔性、電阻和厚度的均勻性方面均優(yōu)于一般的直流氧化，并且生產(chǎn)效率可提高3倍。氧化膜性能比較見(jiàn)表1。
　　2.2.4　鑄鋁合金硬質(zhì)陽(yáng)極氧化[4]
　　合金中含有較多的硅(超過(guò)7%)就很難在硫酸體系中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，而ZL102合金含硅量高達(dá)10%－13%，高硅的存在，