試論鋁合金表面改性技術的研究與進展

李仰辰（孟津縣第一高級中學，河南 洛陽 471100）

試論鋁合金表面改性技術的研究與進展

李仰辰（孟津縣第一高級中學，河南 洛陽 471100）

鋁合金在我國各行各業之中的應用十分廣泛，本人在學習高中化學的時候，對鋁合金的特性十分的感興趣，經過查閱大量的資料，發現鋁合金在生活以及航天等行業之中，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行業的使用壽命的延長，就要提高鋁合金表面的抗氧化性。因此，經過翻閱資料和老師的指點，我逐漸發現了三種鋁合金表面改性技術，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；發展趨勢

鋁合金的質量比較輕，耐腐蝕性也是比較好的，能夠應用在不同的行業之中。在船舶、汽車以及食品等行業之中，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，這就導致鋁合金的使用壽命降低了。這對于很多行業來說，增加了生產成本，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知識的時候，發現了改變鋁合金表面性的技術，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，讓我也學到了更多的知識。

1 鋁合金表面改性技術的研究

（1）陽極氧化法

在我大量查閱與鋁合金的表面改性有關的資料的時候，發現陽極氧化法的出現次數是最多的，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，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，這樣可以通過化學反應，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構的多空層，組成的雙層氧化膜。通過陽極氧化法，可以發現，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，以及預處理和相關參數和施工手藝等各個環節都是有關系的。

（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，發現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]。而且我還發現，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，與我所學習的化學知識比較相近。該種技術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。而且這種技術是在陽極氧化法的基礎之上，演化而來的，因此，想要明白該種技術，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溶液之中，然后采用的是電化學方法，這樣可以在有色金屬的材料表面中的微孔，發生產生火花發電斑點的作用效果，這個過程是有多個化學作用共同實現的，比如電化學，等離子化學，以及熱化學等等共同作用下，才實現的陶瓷膜層的一種重要的技術。通過相關資料的印證，可以發現，在有色金屬表面形成的陶瓷層膜，與基體的結合力是比較強的，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，根據不同的有色金屬，以及電解質的溶液的不同，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，以及適應在不同等行業之中的使用[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，與現代提倡的綠色環保節能理念相悖。

（3）激光熔覆

通過相關的文獻可以發現，最近20年，最新研發的與鋁合金表面改性相關的技術，就是激光熔覆。該種技術的主要特點就是能夠改變鋁合金的表面的薄層的性質，但是卻不會改變鋁合金的整體性質，以及結構特征[4]。該技術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，導致鋁合金出現腐蝕的情況，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，而且相關技術也是越來越完善。目前經過不斷的研究可以發現，激光熔覆還可以進一步的具體劃分為兩種技術，分別是預制式激光熔覆以及同步式激光熔覆[5]。前者的施工技術，就是將特定的粉末以及粘結劑進行有效的混合，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，就可以得到了相關的熔層，這樣可以保證熔層的效果更好。而后者的技術方法，則是保證幾個步驟在同一個時間完成，也就是當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濟成本。

2 鋁合金表面改性技術的發展

鋁合金表面改性技術的發展，是我在研究大量的資料，以上述三種技術為基礎，進行的設想和研究，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。可以基于陽極氧化法與激光熔覆的方法進行簡單的結合，這樣可以保證改性技術的性能，又可以降低改性技術的難度，而且能夠減低對相關試劑的要求，這樣能夠保證進一步的推進相關實驗的進展和技術的發展。

3 結語

隨著科學技術的不斷發展和創新，鋁合金已經應用到了相關的行業之中，汽車、航天、傳播以及食品等行業。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。我經過大量的查閱資料發現，我國對鋁合金的表面改性已經有了成熟的技術，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，可以改變鋁合金的表面特性，從而實現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的知識。

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

[2]初 鑫，任 鑫，郝勝智，徐 洋.鋁合金表面改性技術的發展現狀[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研究進展[J].經營管理者，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.