材料科学课程论文 铝合金表面处理国内外研究应用现状 The Domestic and Foreign Current Situation of the Research and Application on Surface Treatment Technology of Aluminum Alloys

学院名称： 材料科学与工程学院 专业班级： 复合材料1101班 学 号： 3110706012 学生姓名： 陈 青 华 指导教师姓名： 张 松 利

2014年6月 铝合金表面处理国内外研究应用现状 复合1101班 陈青华 3110706012 摘要：本文全面介绍了国内外铝合金在建筑、汽车、航空航天等行业的应用及研究进展。主要阐述了铝合金表面处理方法的目的、表面处理的机理及分类、影响表面处理质量的工艺参数、现代表面分析技术等。并对近年来国内外应用广泛、技术成熟的一些表面处理技术的优缺点进行了分析，并展望了该领域研究的发展趋势。 关键词：铝合金、表面处理、应用、发展趋势 The Domestic and Foreign Current Situation of the Research

and Application on Surface Treatment Technology of Aluminum Alloys Composite Material Science and Engineering Chen Qinghua 3110706012 Abstract: Application of aluminum alloy is briefly described in construction industry, auto mobile industry,and aviation industry totally.The development of adhesive bonding at domestic and foreign countries is introduced.Then,the purpose,mechanics,classification of surface treatment of aluminum alloy used in bonding structure is reviewed.At the same time,the parameters of the surface treatment which affect the surface quality and the methods of modern surface analysis are introduced too.Meanwhile,the popular and most sophisticated technology in aviation industry,the characteristic and applications of phosphoric acid anodization are also discussed.At last,the trend in this filed is presented. Key words: Aluminum alloy、Surface treatment、Application、The trend 目录 1 引言-------------------------------------------------------------- 1 2 铝合金阳极氧化---------------------------------------------------- 2 2.1 前处理 ------------------------------------------------------ 2 2.1.1 机械处理----------------------------------------------- 2 2.1.2 化学清洗----------------------------------------------- 2 2.1.3 碱浸蚀------------------------------------------------- 3 2.1.4 化学抛光----------------------------------------------- 3 2.1.5 电化学抛光--------------------------------------------- 4 2.2 阳极氧化 ---------------------------------------------------- 5 2.2.1 硫酸阳极氧化------------------------------------------- 5 2.2.2 草酸和铬酸阳极氧化------------------------------------- 5 2.2.3 硬质阳极氧化------------------------------------------- 6 2.2.4 阳极氧化膜的厚度控制----------------------------------- 6 2.3 铝阳极氧化膜的着色和染色 ------------------------------------ 7 2.3.1 自然发色----------------------------------------------- 7 2.3.2 电解着色----------------------------------------------- 7 2.4 阳极氧化膜的封闭 -------------------------------------------- 8 2.4.1 热水封闭----------------------------------------------- 8 2.4.2 低温封闭----------------------------------------------- 8 2.4.3 中温封闭----------------------------------------------- 8 2.4.4 其它封闭----------------------------------------------- 8 3 铝合金化学氧化---------------------------------------------------- 9 3. 1 磷化工艺(Alodine 法) --------------------------------------- 9 3.2 钝化工艺 ---------------------------------------------------- 9 4 铝合金的电镀和化学镀---------------------------------------------- 9 4.1 铝合金的电镀工艺 -------------------------------------------- 9 4.2 铝合金的化学镀工艺 ----------------------------------------- 10 5 铝合金的微弧氧化和激光熔覆技术----------------------------------- 10 5.1 铝合金的微弧氧化 ------------------------------------------- 10 5.2 铝合金的激光熔覆技术 --------------------------------------- 11 6 结语------------------------------------------------------------- 11 7 参考文献--------------------------------------------------------- 12 铝合金表面处理国内外研究应用现状

1 1 引言

铝在地球上存在的比率仅次于氧、硅,是占第3位的元素,虽然比铁多,但作为金属产量,却比铁少。这是由于铝和氧的结合能大,从原料矿石铝钒土中精炼出铝要消耗大量的电能。但是,由于铝的熔点远比铁低,仅660 ℃,具有有利于从废料再生、进行再循环利用的优点。 铝的比重小于铁和铜,是适合于轻型零件的最佳材料。通过添加铜、镁、硅等元素进行合金化可提高强度。但是,由于其质地比铁等金属软,容易损伤,在酸、碱等药物和腐蚀环境中容易被腐蚀。铝在大气中会氧化而生成薄的自然氧化膜,具有一定程度的耐蚀性。可以采用阳极氧化表面处理的方法来强制性地增厚这种氧化膜,使其具有充分的耐蚀性。 铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性和成型性好、成本低等一系列优点，在航空、航天、船舶、房屋建筑、桥梁、电力、汽车、核工业及兵器工业都有着广泛的应用。 随着科技的进步和发展,一般的铝合金材料的表面性能难以满足各方面的技术要求。近年来,铝合金表面陶瓷化技术倍受人们关注,即以铝合金材料为基体,采用有效手段在其表面制备陶瓷膜层,使其与陶瓷材料互相复合,取长补短,制备出既有金属强度和韧性,又有陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合材料,因而表面陶瓷化技术的研究日益广泛。 常用的铝合金表面改性技术有溶胶- 凝胶、稀土转化膜、激光熔覆、阳极氧化、等离子微弧氧化等,有关这些方法的研究均取得了较大成就。等离子微弧氧化是一种新型表面陶瓷化技术,近年来其相关文章报道较多,已成为铝合金表面改性技术研究的热点,具有广阔的发展前景。 尽管铝合金材料具有密度小、热膨胀系数低、比刚度和比强度高等优点，但在实际应用过程中，铝合金就呈现出表面硬度较低、耐磨性及耐蚀性差等诸多问题，这在很大程度上限制了铝合金的应用范围。铝合金成分和热处理对铝合金性能的提高固然很大，但在许多场合还要求铝合金表面具有耐磨、耐腐蚀等特殊性能，而且大部分铝合金材料的失效大都是从表面开始的，因而提高材料的表面性能显得尤为重要。