試論鋁合金表面改性技術(shù)的研究與進展

李仰辰（孟津縣第一高級中學(xué)，河南 洛陽 471100）

試論鋁合金表面改性技術(shù)的研究與進展

李仰辰（孟津縣第一高級中學(xué)，河南 洛陽 471100）

鋁合金在我國各行各業(yè)之中的應(yīng)用十分廣泛，本人在學(xué)習(xí)高中化學(xué)的時候，對鋁合金的特性十分的感興趣，經(jīng)過查閱大量的資料，發(fā)現(xiàn)鋁合金在生活以及航天等行業(yè)之中，使用的頻率很高。但是鋁合金的一個特點就是極容易被氧化，這研究會縮短鋁合金的使用壽命。想要保證鋁合金在相關(guān)行業(yè)的使用壽命的延長，就要提高鋁合金表面的抗氧化性。因此，經(jīng)過翻閱資料和老師的指點，我逐漸發(fā)現(xiàn)了三種鋁合金表面改性技術(shù)，能夠有效的改善鋁合金表面極容易氧化的情況。

鋁合金；表面；改性技術(shù)；發(fā)展趨勢

鋁合金的質(zhì)量比較輕，耐腐蝕性也是比較好的，能夠應(yīng)用在不同的行業(yè)之中。在船舶、汽車以及食品等行業(yè)之中，都可以使用到鋁合金。但是鋁合金的硬度比較低，而且耐磨性也是比較差的，這就導(dǎo)致鋁合金的使用壽命降低了。這對于很多行業(yè)來說，增加了生產(chǎn)成本，同時限制了鋁合金的適用范圍。所以，我在研究鋁合金的有關(guān)知識的時候，發(fā)現(xiàn)了改變鋁合金表面性的技術(shù)，可以加強鋁合金的抗腐蝕性，讓鋁合金的適用范圍得到了增大，讓我也學(xué)到了更多的知識。

1 鋁合金表面改性技術(shù)的研究

（1）陽極氧化法

在我大量查閱與鋁合金的表面改性有關(guān)的資料的時候，發(fā)現(xiàn)陽極氧化法的出現(xiàn)次數(shù)是最多的，同時也是最早的一個改良鋁合金表面特性的方法。該方法的特點就是相對來說比較簡單，主要就是把鋁以及其合金物，放置于硫酸或者草酸之中，其中硫酸和草酸是酸性的電解質(zhì)，能夠作為陽極，然后需要在外部施加電壓，讓鋁或者是合金進行表面的電解，這樣可以通過化學(xué)反應(yīng)，形成一個氧化膜，即AL2O3氧化膜，而且在形成這個膜的過程之中，伴隨著的是氧化膜的溶解過程[1]。如果在整個過程之中，形成氧化膜的速度要大于溶解的速度，就會形成一個有一定厚度的氧化膜。氧化膜主要就是由致密的阻礙層以及一個柱狀結(jié)構(gòu)的多空層，組成的雙層氧化膜。通過陽極氧化法，可以發(fā)現(xiàn)，人工制作的鋁合金的膜，要比天然的鋁合金表面的膜的具有耐腐蝕性以及耐磨性。但是采用該種方法的時候，有一定的缺點比較明顯，就是容易在氧化膜的表面形成黑斑點，而且其中的色澤是有一定的條帶狀的，最重要的是表面十分的不均勻。而存在這些問題的原因，主要與選擇陽極氧化法的材質(zhì)，以及預(yù)處理和相關(guān)參數(shù)和施工手藝等各個環(huán)節(jié)都是有關(guān)系的。

（2）等離子體微弧氧化

等離子體微弧氧化，是我在查閱資料的時候，發(fā)現(xiàn)的第二種比較常用的，可以改變鋁合金表面的特性的有效的手段[2]。而且我還發(fā)現(xiàn)，這樣改變鋁合金表面特性的方法，又可以叫做等離子體氧化，與我所學(xué)習(xí)的化學(xué)知識比較相近。該種技術(shù)主要就是在有色金屬的表面原位，生長陶瓷層的一種新技術(shù)。而且這種技術(shù)是在陽極氧化法的基礎(chǔ)之上，演化而來的，因此，想要明白該種技術(shù)，就需要了解和明白陽極氧化法的過程和原理。等離子體氧化主要就是把有色金屬放置于電解質(zhì)溶液之中，然后采用的是電化學(xué)方法，這樣可以在有色金屬的材料表面中的微孔，發(fā)生產(chǎn)生火花發(fā)電斑點的作用效果，這個過程是有多個化學(xué)作用共同實現(xiàn)的，比如電化學(xué)，等離子化學(xué)，以及熱化學(xué)等等共同作用下，才實現(xiàn)的陶瓷膜層的一種重要的技術(shù)。通過相關(guān)資料的印證，可以發(fā)現(xiàn)，在有色金屬表面形成的陶瓷層膜，與基體的結(jié)合力是比較強的，因此形成的陶瓷層膜的厚度，以及范圍也是比較大的。最主要的是，形成的陶瓷層膜，是具有高硬度，以及抗熱震的性能。同時其耐腐蝕性以及耐磨性都要高于陽極氧化法形成的氧化膜。而且，根據(jù)不同的有色金屬，以及電解質(zhì)的溶液的不同，可以形成不同性能的陶瓷層膜，這樣可以保證陶瓷層膜的多樣性，以及適應(yīng)在不同等行業(yè)之中的使用[3]。同時，還可以使用廉價的有色金屬代替昂貴的有色金屬，可以降低生產(chǎn)成本。但是該種方法也存在一定的弊端，就是耗能比較大，而且噪音比較高，與現(xiàn)代提倡的綠色環(huán)保節(jié)能理念相悖。

（3）激光熔覆

通過相關(guān)的文獻可以發(fā)現(xiàn)，最近20年，最新研發(fā)的與鋁合金表面改性相關(guān)的技術(shù)，就是激光熔覆。該種技術(shù)的主要特點就是能夠改變鋁合金的表面的薄層的性質(zhì)，但是卻不會改變鋁合金的整體性質(zhì)，以及結(jié)構(gòu)特征[4]。該技術(shù)原理就是把不同的填料方式在被涂覆基體表面上放置選擇的涂層材料，經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低并與基體材料成冶金結(jié)合的表而涂層。該種方法可以提高鋁合金的耐磨性以及抗腐蝕性，而且具有極強的抗氧化性，能夠避免因為過度的氧化，導(dǎo)致鋁合金出現(xiàn)腐蝕的情況，這對于擴大鋁合金的使用范圍十分的重要，因此，近些年對激光熔覆的研究越來越多，而且相關(guān)技術(shù)也是越來越完善。目前經(jīng)過不斷的研究可以發(fā)現(xiàn)，激光熔覆還可以進一步的具體劃分為兩種技術(shù)，分別是預(yù)制式激光熔覆以及同步式激光熔覆[5]。前者的施工技術(shù)，就是將特定的粉末以及粘結(jié)劑進行有效的混合，然后把混合部分放置于基材表面的熔覆部分，然后利用激光束，對混合材料和基材進行輻照掃描使其完全融化，等到干燥后，就可以得到了相關(guān)的熔層，這樣可以保證熔層的效果更好。而后者的技術(shù)方法，則是保證幾個步驟在同一個時間完成，也就是當(dāng)激光照射到基材的時候，在這個時候進行送粉，這樣可以在同一時間瞬間完成熔覆分作用，在基材上形成一個膜，保護著鋁合金的表面，最重要的是該種方法可以減低鋁合金表面改性的經(jīng)濟成本。

2 鋁合金表面改性技術(shù)的發(fā)展

鋁合金表面改性技術(shù)的發(fā)展，是我在研究大量的資料，以上述三種技術(shù)為基礎(chǔ)，進行的設(shè)想和研究，其正確性和可行性還有待研究，僅代表我個人的意見和建議?？梢曰陉枠O氧化法與激光熔覆的方法進行簡單的結(jié)合，這樣可以保證改性技術(shù)的性能，又可以降低改性技術(shù)的難度，而且能夠減低對相關(guān)試劑的要求，這樣能夠保證進一步的推進相關(guān)實驗的進展和技術(shù)的發(fā)展。

3 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，鋁合金已經(jīng)應(yīng)用到了相關(guān)的行業(yè)之中，汽車、航天、傳播以及食品等行業(yè)。而且隨著鋁合金的使用范圍不斷的擴大，對鋁合金的研究也在不斷的進步。我經(jīng)過大量的查閱資料發(fā)現(xiàn)，我國對鋁合金的表面改性已經(jīng)有了成熟的技術(shù)，主要有三種，分別是陽極氧化法，以及等離子體微弧氧化，最后則是激光熔覆。通過這三種技術(shù)，可以改變鋁合金的表面特性，從而實現(xiàn)了鋁合金大范圍的使用。同時也促使我了解了更多與鋁合金有關(guān)的知識。

[1]劉小斐.鋁合金表面改性技術(shù)的研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（08）:167-168.

[2]初 鑫，任 鑫，郝勝智，徐 洋.鋁合金表面改性技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].熱加工工藝，2010（07）:166-168.

[3]于瑞海，鐘 思.鋁合金表面處理技術(shù)研究進展[J].經(jīng)營管理者，2010（04）:133-137.

[4]柳軍寧，裴峻峰.鋁合金激光沖擊強化表面改性的研究進展[J].化工機械，2011（06）:166-168.

[5]黃有國，李慶余，王紅強.鑄造鋁合金表面改性研究進展[J].電鍍與精飾，2011（08）:144-147.