1060鋁合金微弧氧化黑色膜的制備工藝及著色機(jī)理研究.pdf

1、在鋁及鋁合金制品的表面著色處理技術(shù)中,黑色鍍層因其獨(dú)特的光學(xué)功能和裝飾性能,在航空航天、光學(xué)儀器與電子器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的鋁合金表面著黑色膜工藝主要有陽(yáng)極氧化染料著色法、電解著色法和陽(yáng)極氧化直接著色法等。其中,微弧氧化技術(shù)克服了硬質(zhì)陽(yáng)極氧化的缺陷,在有色金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜,有效改善膜層的耐蝕性,因此成為研究熱點(diǎn)。
　　本文通過(guò)對(duì)1060鋁合金微弧氧化黑色膜工藝的試驗(yàn)研究,配制出了以硅酸鈉、碳酸鈉等為基礎(chǔ)溶液,著

2、色劑A、B,有機(jī)添加劑C的溶液體系,調(diào)整著色劑A、B的組分含量進(jìn)行微弧氧化處理,通過(guò)比較制備出膜層的黑度、厚度、粗糙度等選定著色劑A、B的最優(yōu)組分含量為:A為30g/L,B為28g/L。并且在最優(yōu)電解液體系下探討了不同終止電壓和處理時(shí)間對(duì)1060微弧氧化黑色陶瓷層黑度及性能的影響。得出最優(yōu)的電參數(shù)為:氧化時(shí)間為15min,氧化終止電壓為420V。
　　利用Lab色彩模型、掃描電鏡、X射線衍射譜和X射線光電子能譜等表征手段,以及極化

3、曲線和紫外線老化試驗(yàn)等分析測(cè)試方法,對(duì)不同黑色度的陶瓷膜的表面和截面形貌、成分、元素價(jià)態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、膜層顏色及耐腐蝕性能等進(jìn)行表征。
　　結(jié)果表明:
　　(1)在最優(yōu)溶液配方及工藝參數(shù)條件下制備出來(lái)的膜層黑色純度高、結(jié)構(gòu)致密,沒(méi)有明顯的分層,微觀表面有大小不一的放電孔洞存在;膜層除含少量結(jié)晶的Al2O3和單質(zhì)W外,主要是由以無(wú)定形態(tài)或微晶態(tài)的氧化物組成。
　　(2)1060鋁微弧氧化黑色膜層的顯色機(jī)理是:微弧氧化過(guò)程中

4、,電解液中的著色鹽離子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下吸附在試樣的表面上,反應(yīng)中產(chǎn)生的巨大熱量使其發(fā)生反應(yīng)生成著色鹽氧化物等熔融和沉積在1060鋁合金表面,使得膜層中呈現(xiàn)黑色。
　　(3)膜層中著色鹽氧化物等成分均勻存在于整個(gè)膜層中且膜層與基體的結(jié)合強(qiáng)度高、耐腐蝕性好,在3.5％NaCl中性介質(zhì)中的腐蝕電流密度為3.55×10-4μA/cm2,相比基體提高了4個(gè)數(shù)量級(jí)(基體的腐蝕電位密度為5.428μA/cm2),黑色膜層的耐光老化性較好,老化時(shí)間