论文开题报告

学院： XXXXX学院 专业： 金属材料工程 级别： 课题名称 学生 姓名 2024铝合金的阳极氧化处理及抗腐蚀性能研究 学号 指导教师姓名 职称 学位 1、选题的理论、实际意义 铝和铝合金是金属中产量最高、应用范围最广的金属材料，由于质量轻、耐腐蚀，铝合金被普遍应用与飞机制造中[1]。尤其像2024这种高强度的铝合金就被广泛的应用在飞机上，作为主要的结构材料，包括中央翼、中央翼大梁和对接型材等等。到目前为止，大部分飞机的重大事故都发生在铝合金材料中，尤其是2024铝合金，经统计，某型号的飞机发生腐蚀的铝合金材料中，2024占到了79%。虽然它在一般的大气环境中具有良好的耐腐蚀性能，但是由于飞机飞过的空间比较广阔，因此环境比较复杂，在工业大气环境、海洋大气环境和潮湿大气环境里，它的耐腐蚀性能都会有明显降低，因此提高该合金在腐蚀环境中的耐腐蚀性能就显得尤其重要。铝的表面技术中阳极氧化是应用最广与最成功的技术，也是研究最深入与最全面的技术。铝的阳极氧化膜具有一系列优越的性能，可以满足多种需求，它的硬度高、耐磨，而且耐腐蚀、绝缘性好，并可着色，能显著改变和提高铝合金的外观和使用性能。 2、研究动态、见解 目前，国内外广泛应用的阳极氧化技术主要有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化、草酸阳极氧化、瓷质阳极氧化和硬质阳极氧化等。 (1)硫酸阳极氧化氧化膜较厚(约5～20um)，无色透明；孔隙率较高(平均为l0％ 一 15％)；吸附力强；有利于染色；硬度高，抗蚀性、耐磨性、着色性好，但受硫酸浓度、温度、电流密度、氧化时间、搅拌、添加剂、铝合金成分等多种因素影响；处理工艺简单，操作方便，废液处理容易；能耗少，成本较低；氧化时间短，生产效率高。 (2)铬酸阳极氧化氧化膜较薄(约2—5,um)质地软，孔隙率低．抗蚀性好，但耐磨性能差，不如硫酸型阳极氧化膜。由于膜层呈暗灰色，不适宜染色，与有机涂层结合力良好，通常用作涂料底层、耗电多。近年来，已将此改成在高压下阳极氧化。 (3)草酸阳极氧化氧化膜厚(8—20um)．呈白色或黄色，色调随其厚度增加而变深；孔隙率低；抗蚀、耐磨性好；绝缘性优越，电能耗大，需要冷却装置．电解液稳定性较差；成本高。曹经倩等 以此工艺为基础研究了弱酸混合酸体系中的阳极氧化。 (4)瓷质阳极氧化 瓷质阳极氧化又称仿釉阳极氧化．是在有机酸溶液中阳极氧化后，使铝合金表面生成有色氧化膜。其膜层致密．有较高的硬度和耐磨性，良好的绝热性、电绝缘性，抗蚀性比硫酸阳极氧化膜高。膜有吸附能力，能染各种颜色，色泽美观，具有良好的装饰效果。它可用于各种仪表、电子仪器零件表面的防护，El用品、食品用具的表面装饰。其应用较广的有草酸钛钾法、铬酸法、混酸法、卡尔考拉法、雷诺法l8 J以及一些乳白色膜工艺如吉村长藏法等。该法着色范围窄，操作工艺严格而复杂，膜层颜色受材料成分、加工方法等因素影响很大，在应用上受到一定的限制。 (5)硬质阳极氧化这是一种厚层阳极氧化工艺，氧化膜厚度可达到250—300 ．膜层有孔隙，可吸附各种润滑剂，导热性很差，硬度很高，在国防工业和各种机械制造工业上获得了广泛的应用。目前，对硬质阳极氧化的改进主要有两个方面：一是在常规电解液中添加一些特殊的添加剂．以降低电解液对膜的溶解速度，提高允许温度的范围，加快膜的生成速度，改善膜的表观状态，另外一个则是变传统的直流氧化为脉冲或交直流叠加氧化。 近年来，铝及其合金阳极氧化的技术正朝着绿 色环保方向发展。硼酸-硫酸阳极氧化膜不会降低基体的疲劳强度，而且该工艺对环境污染小，成为航 空工业中阳极氧化的发展 趋势。此外，脉冲阳极氧化能提高铝及其合金阳极氧化膜致密度和硬度，并能使膜层的耐击穿电压升高，同时减小膜层的导热 系数，使铝及其合金具有更广的实用价值 ；脉冲封闭技术将阳极氧化膜浸泡在硫酸铝溶液中利用脉冲电流进行封闭，耗能少,对环[2，3]境无污染。 为了进行铝合金的性能评定, 国外已经做了大量实验室加速应力腐蚀试验和户外接近实际使用环境的大气环境暴露试验[4~7], 进行了户内外试验相关性的研究, 并且获得了大量铝合金的应力腐蚀数据. 国外对铝合金的应力腐蚀的研究已经相当系统化, 为建立高效准确的性能评定方法奠定了坚实的基础. 从报道的文献来看, 国内对腐蚀大多是实验室内加速试验[8~11]. 3、研究思路、方法、技术路线 研究思路： 铝及铝合金暴露在空气中，其表面会自然行成一层致密的氧化膜，但这层氧化膜的厚度极薄，只有几纳米到几十纳米，不足以防止恶劣环境下的腐蚀，同时，铝的硬度也不高，在使用过程中不能防止磨擦而造成的破坏。因此，铝及铝合金制品需要针对其不同用途采取不同的保护措施。对铝和铝合金进行阳极氧化就是一种十分有效的方法。通过阳极氧化可以获得5～30μm厚的人工氧化膜(在一些特殊条件下氧化膜的厚度可以达到100μm以上)，从而可显著提高铝及铝合金的各种性能，包括耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性及吸附性等。 方法： 1、稀硫酸溶液中，通过直流电源对铝合金材料进行阳极氧化处理，与原样进行对比；； 2、通过盐雾腐蚀试验对阳极氧化后的铝合金材料进行加速腐蚀，根据腐蚀后单位面积质量变化Δm（g/m2）描述阳极氧化后铝合金的腐蚀行为，并与未进行处理的铝合金原样进行对比； 技术路线： 取样（切割、打孔） 式样预处理（清洗） 氧化后处理 （清洗、称量） 盐雾 腐 蚀 性能检测 后续数据处理 撰写论文 阳极氧化 4、总体安排、进度计划 （1）第四周内 完成取样、式样预处理及阳极氧化实验和氧化后处理工作。 （2）第五周、第六周 完成盐雾腐蚀试验。 （3）第七周、第八周 完成性能检测工作（XRD检测，数据分析处理）。 （4）第九周、第十周 撰写论文。 5、主要参考文献 [1] 柳东，王浩程 ．孙荣禄．铝及其合金表面改性技术的研究与发展 [J]．表面技术，2007，36(5)：75-77． [2] 杨 昌林．铝及铝合金脉 冲阳极氧化膜性能的研究[J]．电镀与环保，2006，26(4)：33—35． [3] 赵景茂，陈胜利，赵旭辉，等．铈盐在电场作用下对 LY12铝合金阳极氧化膜的封闭作用 [J]．中国表面工程 ，2008，21(1)：28—31． [4] Tsai T C, Chuang T H. Atmospheric stress corrosion cracking of a superplastic 7475 aluminum alloy. Metall Mater Trans A, 1996, 27A(9): 2617—2627 [5] Schra L, Hart W G J. Long-term outdoor stress corrosion testing of overaged 7000 series aluminum alloys. NLR Technical Report 88012U, American, 1988. 1—41 [6] Humphries T S, Nelson E E. Seacoast stress corrosion cracking of aluminum alloys. NASA TM-82393, American, 1981. 1—25 [7] Schra L, Faber J. Influence of environments on constant displacement stress corrosion crack growth in high strength aluminum alloys. N83-23446, American, 1981. 1—48 [8] 刘继华, 李荻, 郭宝兰. 7XXX 系列Al 合金应力腐蚀开裂研究. 腐蚀科学与防护技术, 2001, 13(4): 218—221 [9] 沈海军, 郭万林, 吕国志. NaCl 溶液中LC9 铝合金应力腐蚀特性的试验研究. 腐蚀与防护, 2002, 23(5): 190—201 [10] 王月, 王政红, 付自来, 等. 含钪Al-Mg 合金抗应力腐蚀和剥落腐蚀性能影响. 中国腐蚀与防护学报, 2005, 25(4): 218—221 [11] 孙志华, 刘明辉, 张晓云, 等. 时效制度对Al-Zn-Mg-Cu 铝合金应力腐蚀敏感性的影响. 中国腐蚀与防护学报, 2006, 26(4):232—236 指导教师意见： 签 名： 年 月 日 注：此表须打印，不够填写可续页。