李仰辰（孟津县第一高级中学，河南 洛阳 471100）

试论铝合金表面改性技术的研究与进展

李仰辰（孟津县第一高级中学，河南 洛阳 471100）

铝合金在我国各行各业之中的应用十分广泛，本人在学习高中化学的时候，对铝合金的特性十分的感兴趣，经过查阅大量的资料，发现铝合金在生活以及航天等行业之中，使用的频率很高。但是铝合金的一个特点就是极容易被氧化，这研究会缩短铝合金的使用寿命。想要保证铝合金在相关行业的使用寿命的延长，就要提高铝合金表面的抗氧化性。因此，经过翻阅资料和老师的指点，我逐渐发现了三种铝合金表面改性技术，能够有效的改善铝合金表面极容易氧化的情况。

铝合金；表面；改性技术；发展趋势

铝合金的质量比较轻，耐腐蚀性也是比较好的，能够应用在不同的行业之中。在船舶、汽车以及食品等行业之中，都可以使用到铝合金。但是铝合金的硬度比较低，而且耐磨性也是比较差的，这就导致铝合金的使用寿命降低了。这对于很多行业来说，增加了生产成本，同时限制了铝合金的适用范围。所以，我在研究铝合金的有关知识的时候，发现了改变铝合金表面性的技术，可以加强铝合金的抗腐蚀性，让铝合金的适用范围得到了增大，让我也学到了更多的知识。

1 铝合金表面改性技术的研究

（1）阳极氧化法

在我大量查阅与铝合金的表面改性有关的资料的时候，发现阳极氧化法的出现次数是最多的，同时也是最早的一个改良铝合金表面特性的方法。该方法的特点就是相对来说比较简单，主要就是把铝以及其合金物，放置于硫酸或者草酸之中，其中硫酸和草酸是酸性的电解质，能够作为阳极，然后需要在外部施加电压，让铝或者是合金进行表面的电解，这样可以通过化学反应，形成一个氧化膜，即AL2O3氧化膜，而且在形成这个膜的过程之中，伴随着的是氧化膜的溶解过程[1]。如果在整个过程之中，形成氧化膜的速度要大于溶解的速度，就会形成一个有一定厚度的氧化膜。氧化膜主要就是由致密的阻碍层以及一个柱状结构的多空层，组成的双层氧化膜。通过阳极氧化法，可以发现，人工制作的铝合金的膜，要比天然的铝合金表面的膜的具有耐腐蚀性以及耐磨性。但是采用该种方法的时候，有一定的缺点比较明显，就是容易在氧化膜的表面形成黑斑点，而且其中的色泽是有一定的条带状的，最重要的是表面十分的不均匀。而存在这些问题的原因，主要与选择阳极氧化法的材质，以及预处理和相关参数和施工手艺等各个环节都是有关系的。

（2）等离子体微弧氧化

等离子体微弧氧化，是我在查阅资料的时候，发现的第二种比较常用的，可以改变铝合金表面的特性的有效的手段[2]。而且我还发现，这样改变铝合金表面特性的方法，又可以叫做等离子体氧化，与我所学习的化学知识比较相近。该种技术主要就是在有色金属的表面原位，生长陶瓷层的一种新技术。而且这种技术是在阳极氧化法的基础之上，演化而来的，因此，想要明白该种技术，就需要了解和明白阳极氧化法的过程和原理。等离子体氧化主要就是把有色金属放置于电解质溶液之中，然后采用的是电化学方法，这样可以在有色金属的材料表面中的微孔，发生产生火花发电斑点的作用效果，这个过程是有多个化学作用共同实现的，比如电化学，等离子化学，以及热化学等等共同作用下，才实现的陶瓷膜层的一种重要的技术。通过相关资料的印证，可以发现，在有色金属表面形成的陶瓷层膜，与基体的结合力是比较强的，因此形成的陶瓷层膜的厚度，以及范围也是比较大的。最主要的是，形成的陶瓷层膜，是具有高硬度，以及抗热震的性能。同时其耐腐蚀性以及耐磨性都要高于阳极氧化法形成的氧化膜。而且，根据不同的有色金属，以及电解质的溶液的不同，可以形成不同性能的陶瓷层膜，这样可以保证陶瓷层膜的多样性，以及适应在不同等行业之中的使用[3]。同时，还可以使用廉价的有色金属代替昂贵的有色金属，可以降低生产成本。但是该种方法也存在一定的弊端，就是耗能比较大，而且噪音比较高，与现代提倡的绿色环保节能理念相悖。

（3）激光熔覆

通过相关的文献可以发现，最近20年，最新研发的与铝合金表面改性相关的技术，就是激光熔覆。该种技术的主要特点就是能够改变铝合金的表面的薄层的性质，但是却不会改变铝合金的整体性质，以及结构特征[4]。该技术原理就是把不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表而涂层。该种方法可以提高铝合金的耐磨性以及抗腐蚀性，而且具有极强的抗氧化性，能够避免因为过度的氧化，导致铝合金出现腐蚀的情况，这对于扩大铝合金的使用范围十分的重要，因此，近些年对激光熔覆的研究越来越多，而且相关技术也是越来越完善。目前经过不断的研究可以发现，激光熔覆还可以进一步的具体划分为两种技术，分别是预制式激光熔覆以及同步式激光熔覆[5]。前者的施工技术，就是将特定的粉末以及粘结剂进行有效的混合，然后把混合部分放置于基材表面的熔覆部分，然后利用激光束，对混合材料和基材进行辐照扫描使其完全融化，等到干燥后，就可以得到了相关的熔层，这样可以保证熔层的效果更好。而后者的技术方法，则是保证几个步骤在同一个时间完成，也就是当激光照射到基材的时候，在这个时候进行送粉，这样可以在同一时间瞬间完成熔覆分作用，在基材上形成一个膜，保护着铝合金的表面，最重要的是该种方法可以减低铝合金表面改性的经济成本。

2 铝合金表面改性技术的发展

铝合金表面改性技术的发展，是我在研究大量的资料，以上述三种技术为基础，进行的设想和研究，其正确性和可行性还有待研究，仅代表我个人的意见和建议。可以基于阳极氧化法与激光熔覆的方法进行简单的结合，这样可以保证改性技术的性能，又可以降低改性技术的难度，而且能够减低对相关试剂的要求，这样能够保证进一步的推进相关实验的进展和技术的发展。

3 结语

随着科学技术的不断发展和创新，铝合金已经应用到了相关的行业之中，汽车、航天、传播以及食品等行业。而且随着铝合金的使用范围不断的扩大，对铝合金的研究也在不断的进步。我经过大量的查阅资料发现，我国对铝合金的表面改性已经有了成熟的技术，主要有三种，分别是阳极氧化法，以及等离子体微弧氧化，最后则是激光熔覆。通过这三种技术，可以改变铝合金的表面特性，从而实现了铝合金大范围的使用。同时也促使我了解了更多与铝合金有关的知识。

[1]刘小斐.铝合金表面改性技术的研究[J].山东工业技术，2016（08）:167-168.

[2]初 鑫，任 鑫，郝胜智，徐 洋.铝合金表面改性技术的发展现状[J].热加工工艺，2010（07）:166-168.

[3]于瑞海，钟 思.铝合金表面处理技术研究进展[J].经营管理者，2010（04）:133-137.

[4]柳军宁，裴峻峰.铝合金激光冲击强化表面改性的研究进展[J].化工机械，2011（06）:166-168.

[5]黄有国，李庆余，王红强.铸造铝合金表面改性研究进展[J].电镀与精饰，2011（08）:144-147.