6061铝合金的脉冲阳极氧化工艺及氧化膜微观组织和性能的研究

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研究了硫酸为基电解液的直流叠加脉冲铝阳极氧化工艺,并用扫描电镜、透射电镜、电子探针、X射线光电子能谱、能谱仪、光学显微镜、显微硬度计及X-射线衍射等方法,观察了硫酸为基电解液中直流叠加脉冲铝阳极氧化膜的显微形貌、结构和性能.结果发现,采用直流叠加脉冲的优化工艺:I<,1>:5.5A/dm<2>,I<,2>:1.8A/dm<2>,脉冲频率微150Hz,阳极化时间为60分,电解液温度控制在30℃下,阳极化后经蒸馏沸水封闭处理,可以获得硬度在400Hv以上,厚度在500μm左右的氧化膜.电解液中加入添加剂、导电盐和去极化剂,有效地拓宽了电解液阳极化的温度范围,增加了电流密度,提高了阳极化速度.结合扫描电镜观察氧化膜表面和能谱的结果,氧化膜表面裂纹汇聚与铝合金中金属间化合物有关,保留在氧化膜中的金属间化合物,阳极化通过电流时,此处的电流密度大(类似于物理学上针尖处电荷密度高),引起氧化膜的烧蚀;在烧蚀点的周围因金属间化合物和氧化膜的溶解速率差异,易形成应力集中;氧化膜生长过程中也存在应力,当应力过大时,就会通过裂纹产生而释放.氧化膜由阻挡层和多孔层组成;氧化膜与基体结合紧密;透射电镜观察发现,铝合金多孔氧化膜具有独特的微观结构,由规则密排的柱状六边形胞状结构组成,六边形胞的中间为柱状微孔,它们相互平行;胞状细胞在电子束轰击下,因氧化膜晶化行为,导致其形貌改变.氧化膜为非晶,其铝、氧和硫等成份沿膜分布基本均匀,而显微硬度沿整个氧化膜分布自膜面到基体逐渐升高,说明较厚的氧化膜外层受到的化学腐蚀较强,表现为硬度低,而中间层受到的腐蚀程度低,表现出硬度高.
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