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铝合金
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铝合金阳极氧化的研究 毕业论文,铝合金,阳极,氧化,研究,钻研,毕业论文
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开题报告 题目：铝合金阳极氧化的研究 1 毕业设计（论文）综述 铝和铝合金是金属中产量最高、应用范围最广的金属材料，目前，在全球铝是用量仅次于钢铁的第二类金属材料 1。它的合金具有比重小，加工性能好、易强化、可焊接、易表面处理、易回收、导电导热性能好、抗大气腐蚀力强、易于成型等 优点 2但铝及其合金材料同时存在着硬度低、耐磨性差、易产生晶间腐蚀等缺点，使其应用范围受到了很大的限制。随着铝制品工业的不断发展完善，科学技术的迅猛提升，人们开始采用各种方法达到工艺上的要求，以提高它的综合性能。阳极氧化法是工业中应用最重要和最广泛的表面处理技术之一 4。阳极氧化法可以使铝及其合金的表面形成一层厚度可控、硬度较高、耐蚀性能优异、高的耐磨性、综合力强、高的绝缘性、并具有纳米级微孔结构的以及微滤，超滤，分离吸光电磁效应的氧化膜。这不仅使铝及其合金可以广泛地应用于建筑、航空航天、军事、汽 车、电子等工业领域还可以应用于磁学、光学、等多功能领域。 铝阳极氧化工艺最早出现在 20世纪 20年代 5。 1923年，铬酸法铝阳极氧化的问世，揭开了铝合金工业阳极氧化处理技术的序幕。 1927年，在英国，首先采用硫酸阳极氧化法对铝的表面进行电化学处理，作为修饰、防护和加硬表面而应用，到 50年代已经广泛使用起来。铝及铝合金的阳极氧化方法又有很 多种。铝阳极氧化方法除了硫酸阳极氧化法，还有其它酸及混合酸的不同氧化法，如草酸法、铬酸法、磷酸法 6、有机酸法和混合酸法等。其中采用较多的是硫酸阳极氧化法、草酸阳极氧化法和混合酸法。 目前 ,工业上最普遍使用的是硫酸阳极氧化 7，其 槽液的成本低，操作简便，适应性强，只要适当改变工艺条件，就能获得所需厚度和性能的氧化膜。经封闭(包括染色 )处理后，能达到防护装饰目的。硫酸阳极氧化具有氧化膜透明度、耐蚀性、耐磨性和硬度高，着色容易、颜色鲜艳；成本低；操作、维护简单；对环境污染较小等特点。 草酸阳极氧化法的应用比较广泛。草酸阳极氧化膜具有良好的耐蚀性、耐磨 性和电绝缘性 (耐磨性、硬度及耐蚀性要比硫酸阳极氧化膜优越 )。草酸法的膜层孔隙率比硫酸法低，用交流电来进行阳极氧化，所得到的氧化膜，比用直流电所获得的氧化膜软，韧性好，可以用来做铝线绕组的良好绝缘层。由于草酸溶液对铝氧化膜的溶解力弱，与硫酸溶液相比，同样电流密度下氧化时，需要较高的电压。故草酸法的成本比较高，电能消耗较大，而且草酸电解液对杂质的敏感度要比硫酸高，因此应用受到一定限制 ,多在特殊情况下使用 8。例如， 用于铝锅、铝盆、铝壶、铝饭盒的表面装饰和电器绝缘的保护层，近年来在建材、电器工业、造船业、日用品和机械工业也有较为广泛的应用。 由于硫酸阳极氧化会明显降低基体材料的疲劳性能，所以许多飞机蒙皮已改用铬酸阳极氧化，然后再涂漆保护。但由于铬酸阳极氧化工艺中铬酸的使用 又给环保和污水处理带来了麻烦 9。 人发现硼酸 硫酸阳极氧化工艺既保留了上述两种工艺的优点，又克服了上述两种工艺的缺点。 硼酸 硫酸阳极氧化 10取代铬酸阳极氧化的一种薄层阳极氧化新工艺 12。该工艺在环保上属 “清洁工艺 ”。铝合金硫硼酸阳极氧化膜具有耐蚀性好、疲劳影响小、槽液成分浓度低、槽液处理方便、氧化电压低、氧化时间短优点。该工艺耐蚀性比铝合金的硫酸阳极化、铬酸阳极化好，还具有对环境污染小，节约能源等优点 13。 2 本 课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 本实验采用的混合电解液硫酸和硼酸对铝合金进行阳极氧化， 使铝合金表面形成一层均匀的氧化膜。采用正交试验法优化阳极氧化工艺 14，确定各参数的最佳配比，并对最佳配比得到的氧化膜进行着色，最后对氧化膜的外观、耐蚀性及封孔质量进行分析。 本实验选用 主要成分如下图 1所示： 图 1 量 分数， %） 铝试片 水洗 化学除油 水洗 碱蚀 水洗 酸碱中和 水洗 阳极氧化 水洗 封孔 性能测试 本实验 采用恒电流阳极氧化法，在 25 下进行，以不锈钢为阴极， 前处理后的试样放入由硼酸和硫酸组成的混合酸电解液中进行阳极氧化处理，氧化时间为 30理后的试样放在沸水中进行封孔 15。 交试验的设计 选择硫酸、硼酸、电流密度三个因素进行正交试验优选最佳配方。采用 4 )正交表进行试验。正交试验水平因素表如下表 2所示： 表 2 水平 因素表 1） 滴碱实验法测定氧化膜的耐碱性能 16。 2） 点滴实验法测定氧化膜的耐酸性能。 3) 指印实验测定氧化膜的封孔质量。 通过正交试验确定了硫酸、硼酸、电流密度最佳 含量，然后通过进一步的实验来验证，从而确定铝合金阳极氧化的最佳方案。 3 本课题研究的重点及难点，前期已开展的工作 g i l 量 水平 /因素 硫酸（ g/L） 硼酸（ g/L） 电流密度（ A/ 1 30 5 40 10 50 15 重点：针对 过正交试验法优化硫酸 硼酸的阳极氧化工艺，并分析不同温度和氧化时间对氧化膜性能的影响，从而确定最佳的氧化方案。 前期已开展工作：查阅了相关资料，确立了实验方案，了解了阳极氧化的相关知识。 4 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 第 1 ： 查阅文献、资料，完成开题报告 第 5 ： 进行实验，确定最佳方案 第 9 周： 验证最佳方案 第 10： 氧化膜的性能测试 第 12 分析实验数据，完成论文，准备答辩。 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见 系主管领导： 年 月 日 参考文献 1 杨剑冰 ,李伟洲 ,陈荣立 ,刘伟 极氧化及涂膜后处理的微观组织及性能研究 J. 广西大学学报 (自然科学版 ),2012,03:6002 朱祖芳 M版 化学 工业出版社 ,2004,7:13 崔昌军 ,彭乔 J2002,06:124 陈艳杰 ,范洪远 ,陈道琪 合金两种阳极氧化工艺的氧化膜性能研究 J. 热加工工艺 ,2011,06:12889. 5 王雨顺 ,周俊凤 ,丁毅 ,马立群 J. 轻合金加工技术 . 2010(06). 6 张修庆 ,赵祖欣 ,叶以富 J2010,08:6197 罗一帆 ,许旋 ,陈学文 ,周爱群 ,罗丽卿 艺 J2004,01:338 孙衍乐 ,宣天鹏 ,徐少楠 ,张敏 J2010(04). 9 杨燕 ,彭涛 ,王大为 ,杨声洁 硼酸阳极氧化工艺 J 2007(05). 10 马淞江 ,罗鹏 ,周海晖 ,付超鹏 ,旷亚非 of 024 in . 008,04:82511 u of by in a . 008,20214. 12 2024合金在硫酸 磷酸中的阳极氧 化 和 腐 蚀 行 为 ( 英文 )J013,09:255113 刘佑厚 ,井玉
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