鋁合金表面陽極氧化及性能探究

何麗敏 清遠市海軒鋁業金屬制品有限公司

1 引言

考慮到鋁合金本身具有剛度高、強度高、密度小等優點，在現實生活中得到廣泛的應用。伴隨科學技術的不斷發展，也推動了鋁合金表面陽極氧化處理技術的可持續發展。在實現陽極氧化之后，就會有一層氧化膜出現在鋁合金的表面，能夠發揮表面耐蝕、著色裝飾、絕緣、耐磨等作用。但是其氧化膜缺陷卻是經常會出現的，最終就會有一種失效的狀態出現在表面位置上，這部分缺陷主要包含了麻點、光滑紋路、表面氧化膜著色，如著色陰影線、著色不均勻等，主要是因為材料出現異常、加工質量不當或者是材料本身有不均勻的情況發現。所以，針對其氧化與性能進行合理的分析研究，這才是目前提升其質量的有效手段。

2 實驗

2.1 準備

在實驗開始階段，選擇濃硫酸、高錳酸鉀、氧化鈉、酒精、鹽酸、重鉻酸鉀、去離子水。針對鋁合金材料，選擇2A96鋁合金。

2.2 主要儀器與設備

合理的選擇儀器與設備，才能達成實際的要求，具體而言，包含超聲波清洗機、金相拋光機、直流電源、電化學工作站、電子天平、顯微硬度計、金相顯微鏡、測厚儀。

3 陽極氧化處理

3.1 表面預處理

在進行鋁合金表面預處理中，主要是為了剔除表面的油污與雜質，從而確保表面的潔凈，并且也能夠讓試樣狀態能夠達到要求。第一，按照1:1的要求，利用無水乙醇和去離子水實現清洗液對應的配置；第二，將已經進行切割的試樣直接放置在帶有清洗液的燒杯之中，并且將其致力于超聲波清洗機內部，進行5min的清洗處理；等待清洗完成之后，使用濾紙將其擦拭干凈，之后選擇使用 240#、400#、600#、800#、1200#、2000#的砂紙進行打磨拋光；第三，在蒸餾水之中清洗試樣，然后放置在燒杯（帶有丙酮溶液）之中，在清洗機之中進行10min的清洗處理，然后將試樣取出，直接烘干[1]。

3.2 制備陽極氧化膜

直接將在陽極氧化裝置之中添加試樣（已經進行預處理），選擇100g/L的硫酸溶液，將氧化電壓設定為8，10，12，14，16V，最終獲取相對應的樣品，以備后續的分析。

3.3 封孔處理

在燒杯之中適量的添加去離子水，然后將其致力于水浴鍋之中直接加熱沸騰，最終讓試樣放入到去離子水之中進行封孔處理，之后要求進行20min的靜置處理，取出試樣，并且使用去離子水進行沖洗，等待自然風干[2]。

4 性能測試

在性能測試環節，本次選擇兩個方面：第一，金相觀察。選擇使用金相顯微鏡，就可以針對陽極氧化膜以及沒有進行鍍膜的區域進行分析與觀察。第二，氧化膜厚度與點滴實驗。主要是針對氧化膜厚度進行測定，并且分析點滴實驗[3]。

5 結果與分析

5.1 金相圖

選擇質量濃度為100g/L的硫酸電解液。在8V電壓之下，鋁合金通過陽極與封孔處理，前后金相對比見圖1所示。

圖1 不同處理的鋁合金表面金相對比圖

通過圖1之中的對比可以看出，在經過陽極氧化之后，鋁合金會有對應的陽極氧化膜生成，然后相比沒有進行鍍膜的區域，這樣就使得組織變得更加的緊密，也能夠大幅度的減小缺陷；如果沒有進行針對性的處理，那么就會有諸多孔洞存在于其中，這樣就會直接影響到陽極氧化膜的硬度，同時也會影響到對應的耐腐蝕性。所以，針對氧化膜就需要做好對應的封孔處理[4]。

5.2 氧化膜厚度以及點滴實驗

在不同電壓下，針對硫酸電解液，在通過相對應的陽極氧化以及封孔之后，其鋁合金就可以開展后續的測定處理，本小結主要是針對陽極氧化膜厚度與點滴實驗，針對其數據見表1所示。

表1 實驗數據分析

通過表1可以看出，隨著電壓的不斷增加，也會對應的增加陽極氧化膜的厚度。當電壓達到16V的時候，還會進一步增加其厚度。當處于低電壓的狀態之下，厚度的最小值與最大值之間存在較大的差距，這就表示，當處于低電壓的狀態之下，就會出現厚度不均勻的現象，并且會讓陽極氧化出現不穩定的狀態；但是在高電壓狀態之下，就會出現均勻的厚度模塊，并且陽極氧化處于相對穩定的狀態。出現這樣的情況，一方面主要是因為儀器的操作，為能夠詳細的檢測較薄的氧化膜。另一方面是因為過小的電壓，導致陽極氧化膜本身無法滿足均勻與穩定性的要求。

通過表1的分析，在處于不同電壓狀態下，陽極氧化膜的最大厚度值與點滴時間的數據分析，最終繪制出關系曲線圖，具體見圖2所示。

圖2 不同電壓下陽極氧化膜厚度與點滴時間關系圖

如圖2所示，陽極氧化膜本身的厚度是和點滴的時間呈現出正比關系的。伴隨著陽極氧化膜厚度的持續增加，也會對應的增加點滴時間，這樣就可以讓耐腐蝕性能隨之提升。在開展后續的點滴實驗之中，還應該考慮到缺陷、不均勻性可能產生的影響。從上述的金相圖片之中，就可以清楚的看到，因為不均勻的受熱問題，會導致坑蝕與缺陷的出現，所以，開展點滴實驗，就是為了將厚度以及致密性客觀的表現出來，讓其有數據可依。

6 結語

本文通過對鋁合金表面陽極氧化及性能進行分析和闡述，再配合具體的實驗數據分析，希望利用這樣的方式能對陽極氧化有更清晰的認識與了解，從而對后續的其他實驗起到良好的鋪墊作用。