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铝合金阳极氧化膜封闭技术发展趋势

2020-11-02麻彦龙赵旭晗杨炳元

麻彦龙,赵旭晗,杨炳元,牟 宇

(1.重庆理工大学 材料科学与工程学院,重庆 400054;2.汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室,重庆 400054)

铝合金是目前世界上应用最广泛的轻质金属结构材料。为了满足力学等性能的要求,铝合金中通常要添加Cu、Mg、Zn、Si等多种合金元素。然而,由于大量合金元素的添加,使大部分铝合金的耐蚀性能下降,无法满足工业应用的要求。通常采用阳极氧化表面处理进一步提高铝合金的耐蚀性能。经阳极氧化及染色处理的铝合金零件外观色彩艳丽,兼具良好的耐腐蚀和耐磨损性能,在航空、汽车、通讯、电子等领域有广泛应用。

典型的铝合金阳极氧化膜具有双层结构,由外部厚而疏松的多孔层和内部薄而致密的阻挡层组成,根据O’Sullivan和Wood所测定的经典阳极氧化膜结构示意图如图1所示[1]。理想情况下,阳极氧化膜外部多孔层由紧密排列的六棱柱结构单元组成,在每一个六棱柱单元的中心有一个圆形的孔洞,该孔洞在阳极氧化过程中沿着垂直于阻挡层的方向生长[2]。对于铝合金而言,由于合金元素及第二相颗粒的影响,其表面形成的阳极氧化膜结构并不规则,在多孔层和阻挡层中存在纳米级甚至微米级的结构或成分缺陷[2-5]。对未进行任何后处理的铝合金阳极氧化膜而言,多孔层几乎无法阻挡腐蚀介质的侵入,因此其耐蚀性能主要取决于阻挡层的厚度和连续性。但阻挡层的厚度通常只有100 nm左右,再加上其内部缺陷的影响,导致未经封孔处理的阳极氧化膜的耐蚀性能很差。……

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