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铸铝合金脉冲氧化工艺研究 郭超，赵景茂，左禹，熊金平 (北京化工大学材料科学与工程学院，北京100029) [摘要]为了提高铸铝合金阳极氧化膜的性能，通过极化曲线、膜层厚度和显微硬度等测试手段研究了硫酸 浓度、氧化电流密度、脉冲参数、时效处理等因素对铸铝合金氧化膜厚度、硬度、氧化膜耐蚀性的影响。结果表明，负向 电流能有效提高氧化膜的耐蚀性，氧化电流大小对氧化膜厚度起决定作用，对硬度影响显著。时效处理对氧化膜耐 蚀性、膜厚、表面硬度都有显著影响。脉冲频率的提高和氧化液硫酸浓度的降低有助于膜层硬度的提高。通过试验得 到了各工艺参数对氧化膜性能的影响规律，为工业应用提供了参考。 [关键词]铸铝；正交试验；脉冲氧化 [中图分类号]TGl74．451[文献标识码]A [文章编号] NaOH和适量的吐温一80表面活性剂组成，在50℃下于该 O前言 溶液中处理1～2min，清水洗。再进行化学抛光，抛光液由 由于铸造铝合金的密度比铸铁和铸钢小，比强度较高， 体积比3：1的浓硝酸与氢氟酸加少量的稳定剂组成。室温 在承受同样载荷条件下采用铝合金铸件，可以减轻结构的 下在该溶液中抛光10s左右，先清水洗，再用去离子水仔 重量，故它在航空工业及动力机械和运输机械制造中，得到 细清洗，备用。 了广泛的应用。合金中的铜组分能提高铸铝的耐热性能、 1．3阳极氧化 铸造性能和合金的机械强度，但是随着合金中铜含量的增 采用L16(45)正交表设计试验，各因素水平见表2。 加，其耐蚀性急剧降低，因此提高铸铝合金的耐蚀性对于扩 表2正交试验因素水平表 大铸铝合金的应用范围，节约资源意义重大。阳极氧化是 提高铝合金耐蚀性的重要手段，但由于合金中铜含量较高， 传统的硫酸直流氧化效率很低，而且难以达到理想的效果。 以往对氧化液添加剂、低频脉冲(lOHz)，脉冲波形等方 面u21作了研究，但是对于氧化液浓度、氧化电流，特别是 高频(10Hz)氧化、负向脉冲、时效处理等进行的研究较 少。研究通过对阳极氧化各种因素的综合和多种检测手段 的评价，得到各工艺参数对氧化膜性能的影响规律。 固定因素为：氧化液添加剂20g／L草酸，等幅脉冲，正 向工作比50％，氧化时间45min，温度8±2℃，空气搅拌。 1 试验方法 所有试件均在沸腾的去离子水中封闭30min。 1．4氧化膜性能测试 1．1试样的制备 氧化膜的厚度采用JII．230涡流测厚仪测试，每片试样 mm× 本试样材料为zL20l铸造铝合金，尺寸为西18．0 分别在不同部位测lO组数据，取平均值。氧化膜硬度采用 1．5mm的圆片，其成分见表l。 表1试样的合金成分 ％ H)【S一1000A显微硬度计，由于本组试验中有的膜层较薄， 为便于比较，统一采用打表面显微硬度的方法，在试片表面 不同部位测5组硬度数值，取平均值。极化曲线测试采用 Model273恒电位仪，M352电化学测试系统，在lmoL／L的 1．2前处理 NaCl溶液中以0．66m