镁铝合金阳极氧化表面处理工艺研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２７卷第３期　山西化工　Ｖ０１．２７　Ｎｏ．３　２００７年６月　ＳＨＡＮＸＩ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＩ　Ｉ　Ｙ　Ｊｕｎ．２ｏｏ７　镁铝合金阳极氧化表面处理工艺研究　赵金安　（太原工业学Ｉ￣＿ｘ－程系，山西　太原０３０００８）　摘要：研究了镁铝合金的阳极氧化过程，通过表面处理、化学清洗（脱脂除油）、碱蚀、化学抛光、电　解着色、水合封孔、清洗和干燥等过程，得到符合国家标准的镁铝合金成品。　关键词：镁铝合金；阳极氧化；电解液；功能材料　中图分类号：ＴＧ１４６．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４．７０５０｛２００７｝０３．００１３．０２　镁铝合金由于比重小，加工性能好，导电、导热　１．２实验步骤　性能优良，塑性好，易于成形及价格便宜等优点而广　镁铝合金工件一机械处理（打磨、机械抛光）一　泛应用于轻工、建材、航天和电子等领域，但镁铝合　化学清洗（脱脂除油）一碱蚀一化学抛光一阳极氧化　金表面易氧化、光泽性差。随着镁铝制品工业的不　一电解着色一水合封孔一清洗一千燥一成品。　断完善发展，人们开始探讨各种方法，使其达到工艺　要求。阳极氧化法就是其中一种最为常用的表面处　２结果与讨论　理方法…１，该法用于铝及其合金的报道较多　２，而　２．１电流密度对氧化膜质量的影响　用于镁及其合金的报道尚未见到。　图１和图２（见第１４页）分别为电流密度对封孔　镁及其合金是非常活泼的金属，在空气中自然　质量和膜厚的影响。由图１和图２可以看出，电流密　形成一层氧化膜，可以保护镁铝基体在中性和弱酸　度对封孔质量有明显的影响；对膜厚的影响虽然不明　性溶液中不再进一步被腐蚀，起到一定的防护作用。　显，但如果电流密度较低，则氧化膜较薄，而且电流密　但对于稍微苛刻的环境，这种在空气中自然形成的　度低时，氧化膜生成的时间长，生产效率低。综合考　膜就不足以真正地保护镁铝基体了。阳极氧化表面　虑，电流密度取１．４　Ａ他ｎ２～２．０　Ａ／ｄｎ￣为宜。　处理技术正好可以弥补这一弱点，从而成为镁铝合　金扩大应用范围和延长使用寿命而不可缺少的关键　环节。　巨　●　１实验部分　巨　、　恻　１．１材料、试剂及仪器　镁铝合金薄片（１．５　１ＴＩＩＴＩ）；硫酸、磷酸、碳酸钠、　硅酸钠、硫酸镁、氢氧化钠。　直流变压器、电加热炉、电磁搅拌器、抛光轮、石　图１　电流密度对封孔质量的影响　墨电极、计时器。　２．２硫酸质量浓度对氧化膜质量的影响　从第１４页图３和图４可知，硫酸质量浓度对封　收稿日期：２ｏｏ７．０１．２３　作者简介：赵金安，男，１９６４年出生，１９８７年毕业于南京理工大学，　孔质量及膜厚的影响不十分明显，但当其质量浓度　副教授，现就职于太原工业学院，从事教学与管理工作。　低于１００　ｇ／Ｌ时，膜较薄，封孔质量相对较差。综合　维普资讯 http://www.cqvip.com ・１４・　山西化工　２００７年６月　ｇ　ｉ　、　蹬　电流密度／Ａ・ｄｍ　图２　电流密度对膜厚的影响　ｇ　●　∞　ｇ　、　１ｉ母ｌＩ　硫酸质量浓度／ｇ・Ｌ　图３硫酸质量浓度对封孔质量的影响　巨　ｉ　、　蹬　鹫　硫酸质量浓度／ｇ。Ｌ　图４硫酸质量浓度对膜厚的影响　考虑，硫酸质量浓度１８０　ｇ／Ｌ－－２００　ｇ／Ｉ　为佳。　２．３氧化时间对氧化膜质量的影响　图５和图６表明，氧化时间对封孔质量和氧化　膜厚度有较大的影响。当氧化时间低于２５　ｍｉｎ时，　封孑Ｌ质量较好，但膜厚降低；氧化时间大于３０ｍｉｎ　时，膜层较厚，但封孔质量降低。从图中曲线可知，　氧化时间在２５　ｍｉｎ－３０　ｍｉｎ时效果较好。　ｇ　●　ｇ　、　１ｊ盈１　氧化时同／ｒａｉｎ　图５氧化时间对封孔质量的影响　２．４电解液温度对氧化膜质量的影响　由图７和图８可以看出，电解液温度对封孑Ｌ质　量有较大的影响。当温度超过３０℃时，封孔质量明　显下降，氧化膜厚度降低，故电解液温度以不超过　３０℃为宜。　ｇ　ｉ　、　蹬　鹫　氧化时间／ｒａｉｎ　图６氧化时间对膜厚的影响　ｇ　●　∞　ｇ　、　图７电解液温度对封孔质量的影响　ｇ　ｉ　、　醯　鹫　温度，℃　图８电解液温度对膜厚的影响　３结论　考虑到生产效率和氧化膜的其他性能指标，镁铝　材料阳极氧化的最佳工艺条件为：Ｈ２ＳＯ４质量浓度　１８０　ｇ／Ｌ￣２００　ｇ／Ｌ，电流密度１．４　Ａ／ｄｍ２～２．０　Ａ　ｎ２，　氧化时间２５　ｍｉｎ－－３０　ｍｉｎ，电解液温度２５℃－－３０℃。　参考文献：　［１］朱祖芳．铝合金阳极氧化及表面处理技术［Ｍ］．北京：　化学工业出版社，２００４．　［２］崔昌军，彭乔．铝及铝合金的阳极氧化研究综述［Ｊ］．　全面腐蚀控制，２００２，１６（６）：１２．　［３］Ｃｈｅｎｇ　Ｚ　Ｙ，Ｒｅｎ　Ｊ，Ｌｉ　Ｙ　Ｚ，ｅｔ　ａ１．Ｐｈｅｎｏｌｉｃ　ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｓ：　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ　ｄｅｍｅｎｔｓ　ｉ．１ｎ．　ｄｅｒｌ￣ｎｇ　ｔｈｅｉｒ　ａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｒｅａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｒｅｄｏｘ　Ｒｅｐ，　２００２，７（６）：３９５．４０２．　［４］罗一帆，许旋，陈学文，等．铝合金硫酸阳极氧化工艺　［Ｊ］．电镀与涂饰，２００４，２３（１）：３６—３８．　（英文摘要下转第２５页）　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年６月　１９８３：６２３—６５０．　韩卫华等，纳米无机粒子的分散及改性塑料研究进展　［１５］王旭，黄・２５・　锐．ＰＰ／纳米级Ｃａｃｏ３复合材料性能研究　［７］毋伟，邵磊，卢寿慈．机械力化学在高分子合成中　［Ｊ］．中国塑料，１９９９，１３（１０）：２２—２５．　［１６］李［１７］魏的应用［Ｊ］．化工新型材料，２０００（２）：１０．　［８］ＰａｌｍｑｖｉｓｔＡＥ，ＪｏｈａｎｓｓｏｎＥＭ，ＪａｒａｓＳＧ．Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆ　ｓｕｌｆｕｒ　ｄｉｏｘｉｄｅ　ｂｙ　ｃａｒｂｏｎ　ｍｏｎｏｘｉｄｅ　ｏｖｅｒ　ｄｏｐｅｄ　ｎａｎｏｐｈａｓｅ　帅，王佩璋，王锡臣，等．纳米Ｃａｃｏ３填充ＬＤＰＥ复　刚，黄锐，宋波，等．ＣＰＥ包覆纳米Ｃａｃｏ３对　合材料的研究［Ｊ］．现代塑料加工应用，２００３（６）：１１—１３．　ＰｖＣ／纳米Ｃａｃｏ３复合材料结构与性能的影响［Ｊ］．中　国塑料，２００３，１７（４）：３５—３８．　ｃｅｒｉｕｍ　ｏｘｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｃａｔａｌｙｓｔｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，１９９８，５６（１）：６９—７３．　［９］李廷盛，尹其光．超声化学［Ｍ］．北京：科学出版社，　１９９５：１８６．　［１８］张金柱，汪信，陆路德，等．纳米Ｔｉ０２对ＨＩＰＳ高性能　化的改性研究［Ｊ］．南京理工大学学报：自然科学版，　２００１，２５（６）：６３４—６３７．　［１０］卢寿慈．粉体技术手册［Ｍ］．北京：化学工业出版社，　２００４：３１９．　［１１］奇３８．　云．纳米化学研究进展［Ｊ］．现代化工，１９９３（８）：　华，等．纳米材料在塑料改性中的　［１９］王新宇，漆宗能，王佛松．聚合物一层状硅酸盐纳米复合　材料制备及应用［Ｊ］．工程塑料应用，１９９９（２）：４－８．　［２０］姚佳良，彭红瑞．聚丙烯／纳米氢氧化镁阻燃复合材料　的性能研究［Ｊ］．青岛科技大学学报，２００３，２４（４）：１４２２—　１４４１．　［１２］徐用军，姜琳琳，叶［１３］陈夕，黄应用研究进展［Ｊ］．化学工程师，２００４（２）：２１—２４．　丽，徐定宇．纳米材料的进展及其在塑料　信，杨清杰．纳米材料改性塑料的研究进　中的应用［Ｊ］．国外塑料，１９９５（３）：５．　［１４］孙向民，汪展［Ｊ］．工程塑料应用，２００３，１０（３１）：６３．６５．　［２１］贺鹏，赵安赤．纳米粒子改性聚乙烯的耐磨性研究　［Ｊ］．塑料，２０００，３０（１）：３９—４３．　［２２］王经武．塑料改性技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，　２００４：６４８．　Ａｄｖａｎｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｐｌａｓｔｉｃｓ　ＨＡＮ　Ｗｅｉ・ｈｕａ，ＬＩＵ　Ｍｉａｏ－ｑｉｎｇ，ＬＵ　Ｊｉａｎ－ｊｕｎ　（Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｃｏａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ　Ｓｈａｎｘｉ　０３００２４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒ￣Ｉ．ＳＯＩＩＳ　ｏｆ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄ　ｓｏｍｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｏｖｅｒｃｏｍｉｎｇ　ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｎａｎｏｍｅｔｅｒ　ｐｌａｓｔｉｃｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｎａｎｏｍｅｔｅｒ　ｐｌｓｔｉａｃｓ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ；ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ；ｐｌｓｔａｉｃ；ｍｏｄｉｆｉａｔｉｃｏｎ　（上接第１４页）　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｎｏｄｅ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ＡＩ・Ｍｇ　ａｌｌｏｙｓ　ＺＨＡＯＪｉｎ－ａｎ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔａｉｙｕａｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ　Ｓｈａｎｇｘｉ　０３０００８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｎ　ｔｏｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　Ｍｇ－Ａｌ　ａｌｌｏｙ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｏｕｒ　ｗｏｒｋ　ｍａｉｎｌｙ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉａｌｃ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ　ｄｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　Ｍｇ一　ａｌ—　ｌｏｙｓ　Ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｔｅｘｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｗａｙｓ　ｆｏｒ　ａｎｏｄｉｃ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍｇ－￣ｄ　ａｌｌｏｙ；ａｎｏｄｅ　ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｍａｔｅｒｉｌａ