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硬質陽極氧化是一種鋁卷鋁板及其合金特殊的陽極氧化法,有的也稱厚膜陽極氧化,是20世紀50年代前后的重要的功能氧化工藝之一。硬質膜的硬度較高,在純鋁上所得的硬度可以達到1000HV以上,超過硬鉻的硬度。早期的硬質陽極氧化一般在低溫低濃度和強制攪拌方式進行,這樣條件下生成的氧化膜在電解液中溶解較慢,所得的膜層厚度就比較厚,但膜層生長速度慢,生產成本高,且對鍛鋁、高硅、高銅鋁合金等特殊鋁材不適用。 目前對于硬質氧化的改進非常活躍,主要于兩個方面。一是加入添加劑:另外則為改變的直流施壓方式。加入添加劑主要是為了降低電解液對氧化膜層的溶解速度和允許溫度范圍。有機梭酸,如、乳酸、酒石酸、磺基水楊酸等為常用的硬質氧化添加劑;還有一些特殊的添加劑如金屬鹽、氟化鈣、粗蔥、木質素等。 這些添加劑的加入,能改變陽極氧化過程中化學、電化學行為,降低膜層的溶解速度和孔隙率,并可使氧化溫度到5-20℃,有的甚至可以到40℃.在有關硬質陽極氧化的研究中,電源波形和電源設備的研究是為活躍的一個領域,從直流、交直流且加、脈沖電流一直到交流都開展了大量的研究。 這些工藝大都為了改善高合金成分材料的陽極氧化,燒穿或工作溫度,膜層的硬度、厚度或耐磨性等。脈沖氧化適合一些難氧化的鋁合金的硬質氧化,在已經得到推廣.脈沖可以實現(xiàn)大電流密度快速硬質陽極氧化,成膜速率可達1.5um/min。
一般說來,鋁板廠家在鋁合金中添加適量稀上元素,在保持合金塑性的情況下,能不同程度地合金強度。有文獻表明,在高純鋁中添加適量的稀土,可使其抗拉強度8%-40%。在6063變形鋁合金中,添加適量的稀土并選擇適當工藝,可將其強度20-40MPa,并可改善合金韌性,使沿晶脆性斷裂變成穿晶和沿晶混合斷裂,韌窩尺寸也得到細化。 研究表明,SC與Al在晶界和亞晶界生成許多細小Al3Sc粒子,成為非均質晶核,細化了顯微組織,而且A13SC粒子可以強烈釘扎和阻礙位錯和亞晶界的運動,并在退火過程中再結晶的發(fā)生,了合金的亞結構,使合金的力學性能保持.稀土元素往往是沿枝晶和晶界分布,膜。 研究表明,在鋁鎂合金中加入0.13%的Se,并與成分較接近的LF6合金粗略比較,斷裂強度明顯。膜可以使晶間裂紋不易擴展,鋁合金晶界強度和抗蠕變能力。另外,稀土元素發(fā)生沉淀、聚集生成化合物的速度相比于鋁合金中常用合金元素S1慢得多,因此在鋁合金中加入適量稀土元素可以合金的熱強性。 隨著鋁合金中稀土元素含量增加,晶間稀土化合物數(shù)量增加,鋁合金高溫強度顯著增加,但是由于晶間脆性相的增多將會導致合金塑性下降,因此稀土的添加量應控制在合適的范圍之內。稀土元素在金屬材料中的合金化作用的大小取決于稀土元素在金屬中的溶解度、稀土化合物的性質、形狀、分布,稀土在金屬中分布和擴散速度,以及稀土對其它合金元素的分布及擴散速度的影響等。
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