本文關(guān)鍵詞：2A12鋁合金硬質(zhì)陽極氧化工藝及復(fù)合自潤滑膜的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋁合金具有許多優(yōu)異力學(xué)、及物理化學(xué)性能,因此在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。但鋁合金固有的硬度低、耐磨性差使其使用壽命大大降低,通過表面處理技術(shù)提高其表面性能是鋁合金研究的主要方向之一。本文以2A12鋁合金為主要研究材料,系統(tǒng)地研究了鋁合金硬質(zhì)陽極氧化工藝以及鋁合金硬質(zhì)陽極氧化復(fù)合自潤滑膜制備工藝,其研究內(nèi)容主要包括以下三個方面:(1)以硫酸硬質(zhì)陽極氧化常用配方(添加甘油10ml/L)和工藝參數(shù)為基礎(chǔ),通過改變硫酸電解液濃度、電流密度和氧化時間對2A12鋁合金進(jìn)行陽極氧化,檢測膜層厚度和硬度,研究其對硬質(zhì)陽極氧化膜質(zhì)量的影響。同時以硫酸濃度、電流密度和氧化時間為影響因素,以氧化膜厚度和硬度為考核指標(biāo),應(yīng)用正交試驗分別獲得了以厚度及硬度為考核指標(biāo)的最佳工藝,通過極差分析,獲得了不同因素對氧化膜硬度和膜厚的影響重要性程度,最后通過綜合分析,確定了既具有較高硬度又具有良好膜厚,表面孔隙率小的硬質(zhì)陽極氧化工藝,即電解液濃度0.8mol/L、電流密度2.5A/dm2、時間2h。(2)通過在硬質(zhì)陽極氧化前增加固溶處理工藝,并采用金相顯微鏡、顯微硬度計和掃描電子顯微鏡分別對不同前處理工藝(2A12鋁合金經(jīng)475℃和505℃固溶處理、505℃固溶加24h自然時效以及505℃固溶加48h自然時效)試樣的硬質(zhì)陽極氧化膜的厚度和硬度進(jìn)行了檢測和觀察,測量在3.5%氯化鈉溶液中的極化曲線,并與同樣硬質(zhì)陽極氧化工藝條件下純鋁和未固溶的鋁合金的膜層進(jìn)行對比,研究了不同熱處理工藝對2A12鋁合金硬質(zhì)陽極氧化的影響。研究表明:在2A12鋁合金硬質(zhì)陽極氧化前增加固溶處理工藝使陽極氧化膜的膜厚、硬度和耐蝕性均有不同程度提高,當(dāng)固溶溫度為505℃時,與未固溶相比,在同樣的電解質(zhì)溶液和工藝參數(shù)條件下2A12陽極氧化膜的膜厚、硬度分別從48.61μm、403.8HV0.1、增加到117.73μm、602.7HV0.1;自腐蝕電位由-1.45V提高到-0.63V;自腐蝕電流log(i/A)由-6.42降低到-9.39,膜的質(zhì)量也大大提高,與未固溶相比,膜胞規(guī)整度及點(diǎn)陣排布的連續(xù)性均顯著好于未固溶試樣。(3)采用上述所得最佳硬質(zhì)陽極氧化工藝對2A12鋁合金進(jìn)行陽極氧化處理,并對其進(jìn)行溶液為5%磷酸,溫度為40℃,擴(kuò)孔時間分別為30min、40min、50 min、60min的擴(kuò)孔工藝進(jìn)行研究。鑲嵌的固體潤滑劑分別為石墨、二硫化鉬,分別采用浸泡、引入超聲波場浸泡、電解等沉積方法,對硬質(zhì)陽極氧化復(fù)合自潤滑膜制備的工藝進(jìn)行研究,并利用摩擦系數(shù)試驗機(jī)檢測膜的摩擦系數(shù),利用金相顯微鏡觀察并分析磨痕形貌。擴(kuò)孔工藝的研究表明:隨著擴(kuò)孔時間延長,陽極氧化膜多孔層的孔徑在不斷增大,但超過一定時間后,孔壁將破碎,造成膜孔的不完整,最佳擴(kuò)孔時間為50min,此時平均孔徑由10nm左右增加到51nm。摩擦系數(shù)試驗表明,以不同方法沉積石墨或二硫化鉬均能有效降低膜層的摩擦系數(shù),其中以石墨電解沉積效果最佳,其摩擦系數(shù)為0.1563,與未陽極氧化鋁合金的摩擦系數(shù)0.6459和單純硬質(zhì)陽極氧化的摩擦系數(shù)0.5423相比分別降低了75.8%和71.1%;有效地提高了材料的摩擦性能。磨痕形貌觀察表明:未陽極氧化鋁合金表面出現(xiàn)了較深較寬犁溝形貌并伴有疲勞磨損特征,少數(shù)地方有剝落,單純硬質(zhì)陽極氧化試樣的表面犁溝明顯變細(xì)變淺,較光滑,而經(jīng)過石墨電解鑲嵌處理的試樣表面幾乎沒有明顯的磨痕存在。
【關(guān)鍵詞】：硬質(zhì)陽極氧化 固溶處理 擴(kuò)孔 電解沉積 自潤滑膜
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-30
• 1.1 引言13-14
• 1.2 鋁合金陽極氧化膜的形成機(jī)理與膜層結(jié)構(gòu)14-17
• 1.2.1 鋁合金陽極氧化膜的形成機(jī)理14-16
• 1.2.2 鋁合金陽極氧化膜的結(jié)構(gòu)與性能16-17
• 1.3 鋁合金硬質(zhì)陽極氧化17-25
• 1.3.1 硫酸硬質(zhì)陽極氧化工藝18-19
• 1.3.2 草酸硬質(zhì)陽極氧化工藝19-20
• 1.3.3 混合酸硬質(zhì)陽極氧化工藝20-21
• 1.3.4 影響鋁合金硬質(zhì)陽極氧化的主要因素21-25
• 1.4 鋁合金硬質(zhì)陽極氧化復(fù)合自潤滑膜25-28
• 1.4.1 鋁合金陽極氧化復(fù)合自潤滑膜原理25-26
• 1.4.2 鋁合金陽極氧化復(fù)合自潤滑膜研究方法26-28
• 1.4.3 陽極氧化滋潤滑膜常用自潤滑因子28
• 1.5 本課題的主要研究內(nèi)容和目的28-30
• 2 試驗方法30-36
• 2.1 試驗材料與試樣30
• 2.1.1 試驗材料30
• 2.1.2 試樣尺寸30
• 2.2 試驗過程30-33
• 2.2.1 鋁及鋁合金硬質(zhì)陽極氧化30-32
• 2.2.2 固溶及時效處理32
• 2.2.3 陽極氧化復(fù)合自潤滑膜制備工藝32-33
• 2.3 檢測內(nèi)容與方法33-36
• 2.3.1 膜厚檢測33
• 2.3.2 陽極氧化膜硬度檢測33
• 2.3.3 氧化膜形貌觀察33-34
• 2.3.4 第二相成分檢測34
• 2.3.5 氧化膜孔隙率檢測34
• 2.3.6 膜層耐蝕性檢測34-35
• 2.3.7 自潤滑膜膜層摩擦系數(shù)檢測35
• 2.3.8 磨痕形貌觀察35-36
• 3 2A12鋁合金硬質(zhì)陽極氧化優(yōu)化工藝36-45
• 3.1 單因素試驗研究36-39
• 3.1.1 試驗方案36
• 3.1.2 硫酸濃度對 2A12硬質(zhì)陽極氧化膜的影響36-37
• 3.1.3 電流密度對 2A12硬質(zhì)陽極氧化膜的影響37-38
• 3.1.4 陽極氧化時間對 2A12硬質(zhì)陽極氧化膜的影響38-39
• 3.2 正交試驗設(shè)計及結(jié)果分析39-42
• 3.3 最佳實(shí)驗方案的確定42-43
• 3.4 本章小節(jié)43-45
• 4 固溶處理對鋁合金陽極氧化膜質(zhì)量的影響45-53
• 4.1 試驗方案45-46
• 4.1.1 工藝流程45
• 4.1.2 固溶處理和自然時效處理工藝45-46
• 4.1.3 陽極氧化工藝46
• 4.1.4 檢測46
• 4.2 試驗結(jié)果與分析46-52
• 4.2.1 固溶處理對鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜膜厚的影響46-49
• 4.2.2 固溶處理對 2A12鋁合金硬質(zhì)陽極氧化膜硬度的影響49-51
• 4.2.3 固溶處理對 2A12鋁合金耐蝕性的影響51-52
• 4.3 本章小節(jié)52-53
• 5 鋁合金陽極氧化自潤滑膜的制備研究53-65
• 5.1 硬質(zhì)陽極氧化工藝及氧化膜性能53
• 5.2 擴(kuò)孔結(jié)果與分析53-55
• 5.3 硬質(zhì)陽極氧化復(fù)合自潤滑膜結(jié)果與分析55-63
• 5.3.1 固體潤滑劑55-56
• 5.3.2 沉積方法56
• 5.3.3 硬質(zhì)陽極氧化復(fù)合自潤滑膜形貌56-57
• 5.3.4 摩擦系數(shù)試驗及分析57-62
• 5.3.5 摩擦表面形貌觀察與分析62-63
• 5.4 本章小節(jié)63-65
• 6 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 致謝72-73
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他科研成果73

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本文編號：264080