7050鋁合金陽極氧化膜的制備及其顯微組織的研究
Al及其合金表面與氧反應能生成一層氧化膜,這層鈍化膜電鍍可以耐大氣腐蝕,但是膜上的氧化鋁為非晶態,且膜表面不均勻、不連續。自從鋁陽極氧化工藝出現後,鋁陽極氧化膜的制備工藝從電解液、外加電源的分類上有很多種,如硫酸法、草酸法、有機酸法和直流法。本文采用先電解拋光處理樣品,然後采用兩種不同混合酸作為電解液,對鋁合金進行恆電壓直流陽極氧化,研究了氧化時間對鋁陽極氧化膜生長厚度的影響,並對氧化膜微觀結構進行了表征,同時分析了一些現像產生的原因。
實驗材料是塊狀鑄態7050鋁合金,其主要化學成分為(質量分數,%):0。12Si,0。陽極處理15Fe,2。0~2。6Cu,0。1Mn,1。9~2。6Mg,0。04Cr,5。7~6。7Zn,0。06Ti,0。08~0。15Zr。在塊狀鋁合金上切取10mm×30mm×10mm的金相樣品,依次在不同型號的水磨砂紙上細磨,然後粗拋,用濃度大、粒度較粗的Al2O3粉與水混合的懸浮液做粗拋光劑,拋光機的轉數為400~600r/min,最後做適當的精拋,直至肉眼看不到明顯的劃鋁表面處理痕為止。用水衝洗,酒精脫水,吹干備用。在電解拋光前用Keller試劑(1。0%HF,1。5%HCl,2。5%HNO3和95%水的混合試劑)侵蝕,以顯示變形層。
電解拋光液70%(體積分數)的高氯酸10mL與無水乙醇90mL的混合溶液。溫度80~90℃;電壓14~18V;電流密度0。1A/cm2;拋光時間20s。實驗中以不鏽鋼板作陰極,將7050鋁合金試樣在HBF4水溶液中進行陽極覆膜,電解後試樣用水衝洗,然後在1:1(體積分數)硬陽處理硝酸溶液中清洗表面上的電解產物,最後超聲波清洗,酒精擦干,以備覆膜之用。覆膜所用裝置與電解拋光的相同,電壓15~22V,電流密度0。1A/cm2,室溫,時間5s。制膜液選取了兩種,(1)由成分為HBF4水溶液[5。5gH3BO3加入15mL的(20%~30%)HF,使其充分溶解至清澈的溶液]再兌上500mL蒸餾水而成;(2)95%~98%(體積分數)的硫酸38mL,85%(體積分數)43mL磷發色處理酸,蒸餾水19mL。
根據Al及其合金的極化曲線來調節時間和電流密度,發現低電壓、小的電流密度對電解拋光效果比較好。在一定時間範圍內,陽極氧化膜厚度隨時間的延長而增大。對膜表面進行了XRD成分分析,結果表明,在膜的表層含有非晶態和晶態的Al2O3。
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