文档介绍：学校代码:10406 分类号:

南昌航空大学
硕士学位论文
(学位研究生)
铝合金硬质阳极氧化
及氧化膜生长规律的研究
硕士研究生:周佳
导师:周雅教授
申请学位级别:硕士
学科、专业:材料物理与化学
所在单位:材料科学与工程学院
答辩日期:
授予学位单位:南昌航空大学
Study on Hard Anodizing and Growth
Regularity of Oxidation Film
on Aluminum Alloy
A Dissertation
Submitted for the Degree of Master
On Materials Physics and Chemistry
By. Jia Zhou
Under the Supervision of
Prof. Ya Zhou
School of Material Science and Engineering
Nanchang Hangkong University,Nanchang, China
May,2012
南昌航空大学硕士学位论文摘要
摘要
2024 铝合金作为铝-铜-镁合金是硬铝中应用最广的一种高强度航空铝合金,
且是硬质阳极氧化中常用的一种材料,但由于其含铜量高,在氧化时易产生烧损
和粉化;同时现阶段应用于工业生产较成熟的硬质阳极氧化工艺均在低温下进
行,需制冷设备控温,能源浪费大,增加了生产的成本,因此在常温下获得高质
量铝合金硬质阳极氧化膜技术受到企业的青睐。
本文以 2024 铝合金为主要的研究材料,研究其常温下的硬质阳极氧化工艺,
通过显微硬度测试、SEM、EDS 及 XRD 对氧化膜进行分析和性能表征。以硫酸
为基础电解液,加入有机酸改性,通过正交实验及单因素实验研究了电解液组分
对氧化膜性能的影响,得到电解液配方:硫酸 10%(体积分数),草酸 30g/L,
酒石酸 30~40g/L;采用恒流法直流叠加脉冲阳极氧化,可在 2024 铝合金表面得
到硬度 350HV、膜厚 50µm 的氧化膜。在优化后的电解液基础上进行氧化工艺的
优化,当电流密度 2A/dm2,氧化时间 50min、脉冲频率 25Hz、脉冲占空比 70%、
脉冲幅值 25%时,得到硬度 360HV、膜厚 55µm 的氧化膜。
本文还研究电参数(电流密度、脉冲占空比,脉冲幅值和脉冲频率)和电解
液体系对氧化膜生长规律的影响,得到无论对于单一硫酸体系、三酸体系还是加
入导电盐的三酸体系,氧化过程中膜层厚度向基材内生长总是大于向外生长,向
内生长的厚度占膜层总厚度的 51%~65%,电参数变化对氧化膜的生长规律没有
明显影响,氧化膜的生长规律可为实际零件加工公差尺寸的设计提供参考。
此外,通过比较沸水封闭、加热镶嵌及加热烘烤三种后处理方式对氧化膜的
影响,得知沸水封闭使氧化膜的硬度下降,加热镶嵌和加热烘烤使氧化膜的硬度
升高。
关键词:铝合金,硬质阳极氧化,常温,电参数
I
南昌航空大学硕士学位论文 Abstract
Abstract
2024 aluminum alloy is the most widely used as a high strength aviation aluminum
alloy in Al-Cu-Mg hard aluminum, what is more,2024 aluminum alloy is used in hard
anodic monly. Because it contains high content of copper, which
happened to burning and pulverization easily in oxidize process. At present, the
maturer hard anodic oxidation process applied to industrial production under low
temperature, which needed refrigeration equipment to control temperature, caused
great waste of energy resource and increased costs of the production .so it was the
favor for enterprise to obtain high quality hard oxidation films at r