铝合金材料表面改性研究进展

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食品安全背景下食品级铝合金表面处理技术研究

食品科技食品安全背景下食品级铝合金表面处理技术研究庄乾浩，魏华（临朐县铝合金型材及制品质量检验中心，山东潍坊 262600）摘要：铝合金具有易于加工、耐腐蚀强、导热性能好等优点，在我国食品机械及包装行业具有广泛的应用。

但如果铝合金表面技术处理不当，没能达到国家要求的食品级标准，长期使用就会存在机械腐蚀、重金属迁移等风险。

本文介绍了铝合金制品在食品中的应用领域，分析其在食品机械及包装行业存在的潜在安全风险，论述了电镀及化学镀技术、微弧氧化技术等表面处理技术的优缺点。

关键词：食品安全；食品级铝合金；表面处理技术Research on Surface Treatment Technology of Food Grade Aluminum Alloy in the Context of Food SafetyZHUANG Qianhao, WEI Hua(Linqu County Aluminum Alloy Profile and Product Quality Inspection Center, Weifang 262600, China)Abstract: Aluminum alloy has advantages such as easy processing, strong corrosion resistance, and good thermal conductivity, and is widely used in the food machinery and packaging industry in China. However, if the surface technology of aluminum alloy is not properly treated and fails to meet the national food grade standards, long-term use will pose risks such as mechanical corrosion and heavy metal migration. This article introduces the application fields of aluminum alloy products in food, analyzes their potential safety risks in the food machinery and packaging industry, and discusses the advantages and disadvantages of surface treatment technologies such as electroplating, chemical plating, and micro arc oxidation.Keywords: food safety; food grade aluminum alloy; surface treatment technology铝合金是以铝为基材，添加一定量其他合金化元素的合金，属于轻金属材料之一。

车用铝合金发动机活塞表面强化涂层磨损性能研究

第27卷第6期江苏理工学院学报JOURNAL OF JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l.27，No.6 Dec.，20212021年12月活塞作为汽车发动机的重要组件之一，被称为发动机的“心脏”[1]。

它一般服役于极端温度、贫油、高比负荷等苛刻工作环境，随着人们对发动机的爆发压力和功率密度要求不断提高，其机械负荷也不断提升，表面磨损能量损耗通常高达总损耗的50%[2-4]。

车用发动机铝合金活塞具有材质轻、高强度的特点，然而，其高温强度和耐磨性较差，因而容易出现由黏着磨损引发的内壁拉缸以及由磨粒磨损引发的密封面破坏，从而使得发动机的整体质量恶化，使用寿命及工作效率受到影响[5-7]。

因此，为进一步提高活塞的耐磨性能和综合服役性能，延长其使用寿命，亟需对车用发动机活塞表面进行强化处理的研究。

当前，已有研究成果显示：高晓波等人[8]对铝合金活塞材质添加TiB2颗粒，使得工件高温强度提升，活塞的磨损量降低70%；赵小峰等人[9]对铝合金活塞环环槽表面采用共沉积技术制备Ni-SiC 耐磨涂层，涂层分布均匀覆盖，硬度高达700~800 HV，耐磨性提高了2~3倍；吴成武等人[10]对失效退役的往复式活塞杆采用超音速火焰喷涂技术进行修复，使其耐用性优于新品；逯世廷[11]研究发现，活塞的往复运动使活塞-缸套磨损加剧、间隙加大，从而影响活塞的振动特性，进而影响到发动机的工作可靠性；张俊峰等人[12]对缸套/活塞摩擦副进行激光束织构处理后，利用含MoS2和Al2O3颗粒的镍基镀液进行镀层，由于所含颗粒发挥的自润滑功能降低了摩擦作用力，该镀层使得工件磨损率显著降低。

然而，参考上述研究思路及方法，对铝合金材质活塞表面采用等离子喷涂技术制备镍基涂层，并分析其组织、力学性能和磨损性能的研究相对较少。

本文以最常见的发动机活塞材料ZL109为基车用铝合金发动机活塞表面强化涂层磨损性能研究韩冰源，杜伟，徐文文，高祥涵，楚佳杰，吴成（江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏常州213001）摘要：为了研究车用发动机铝合金活塞表面强化处理效果，以ZL109材料为基体，采用等离子喷涂技术制备镍基合金涂层，并对涂层宏微观形貌、显微硬度、结合强度和孔隙率等基本特性进行了系统表征。

两种硅烷偶联剂修饰的铝合金表面超疏水性能研究

表面技术第52卷第9期两种硅烷偶联剂修饰的铝合金表面超疏水性能研究李文艳1,2，杨含铭3，夏祖西1,2，彭华乔1,2，石涛1,2*（1.中国民航局第二研究所，成都 610041；2.民航航油航化产品适航与绿色发展重点实验室，成都 610041；3.西南交通大学地球科学与环境工程学院，成都 611756）摘要：目的探究硅烷偶联剂对铝合金超疏水表面性能的影响。

方法通过化学刻蚀并结合硅烷偶联剂修饰，在AMS 4037铝合金上制备超疏水表面。

首先，通过HCl/H2O2混合液对铝合金进行刻蚀，在其表面构造具有多级蜂巢状的微/纳复合结构，再分别采用硅烷偶联剂和含氟硅烷进行疏水改性。

详细研究2种改性剂的浓度对刻蚀铝合金表面润湿性的影响。

采用接触角测量仪对材料表面润湿性和表面自由能进行测试，通过扫描电镜、能谱仪、激光共聚焦显微镜对表面微观结构和化学成分进行表征。

同时，对2种硅烷偶联剂修饰的铝合金超疏水表面进行液滴冻结时间、防覆冰及自清洁行为测试。

结果铝合金表面的疏水性并不总是与改性剂的浓度呈正相关。

当改性剂的质量分数为0.5%时，经硅烷偶联剂修饰后其刻蚀表面的接触角为156.3°，但滚动角大于30°，而经含氟硅烷修饰后其表面的接触角可达164.4°，滚动角为6°。

液滴在硅烷偶联剂和含氟硅烷修饰后的超疏水表面的冻结时间分别为37、45 s。

结论相较于硅烷偶联剂修饰的刻蚀表面，含氟硅烷改性后其表面能更低，疏水效果更好。

相较于未处理的铝合金表面，经硅烷偶联剂修饰后铝合金超疏水表面可显著抑制液滴的冻结过程，具有更长的冻结时间和延迟覆冰的能力，并且含氟硅烷修饰后表面的防冰性能更佳。

自清洁实验也证明经含氟硅烷修饰后的表面具有更好的自清洁性能，其表面的微小灰尘颗粒更易被带走。

关键词：铝合金；超疏水；冻结时间；结霜；自清洁中图分类号：O69 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)09-0340-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.09.030Superhydrophobic Properties of Aluminum Alloy SurfacesModified by Two Silane Coupling AgentsLI Wen-yan1,2, YANG Han-ming3, XIA Zu-xi1,2, PENG Hua-qiao1,2, SHI Tao1,2*(1. The Second Research Institute of Civil Aviation Administration of China, Chengdu 610041, China; 2. Key Laboratory ofAviation Fuel & Chemical Airworthiness and Green Development, Civil Aviation Administration of China, Chengdu 610041, China; 3. Faculty of Geosciences and Environmental Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 611756, China)ABSTRACT: In order to investigate the effects of the silane coupling agent on properties of superhydrophobic aluminum alloy surfaces, superhydrophobic surfaces were prepared on AMS 4037 aluminum alloy by chemical etching combining with收稿日期：2022-09-11；修订日期：2023-02-24Received：2022-09-11；Revised：2023-02-24基金项目：国家自然科学基金（U1833202）Fund：National Natural Science Foundation of China (U1833202)引文格式：李文艳, 杨含铭, 夏祖西, 等. 两种硅烷偶联剂修饰的铝合金表面超疏水性能研究[J]. 表面技术, 2023, 52(9): 340-350.LI Wen-yan, YANG Han-ming, XIA Zu-xi, et al. Superhydrophobic Properties of Aluminum Alloy Surfaces Modified by Two Silane Coupling第52卷第9期李文艳，等：两种硅烷偶联剂修饰的铝合金表面超疏水性能研究·341·modification of two kinds of silane coupling agents. Via an etching process with hydrochloric acid and hydrogen peroxide mixed solution, hierarchical honeycomb micro/nano structures were formed on AMS 4037 aluminum alloy surfaces. Then, the etched surface was treated with different concentrations of silane and fluorosilane, respectively. The effect of silane coupling concentration on wettability was also investigated systematically. The wettability and surface free energy of as-prepared samples were characterized and calculated by a contact angle meter. The microscopic appearance and chemical composition were analyzed by SEM, LSCM and energy spectrum. Meanwhile, the freezing process of water droplets on the surface with various wettability was observed with a high speed camera and the freezing time was calculated based on the video images. Anti-icing and self-cleaning behaviors of the surfaces treated with two modifiers were tested respectively. The results showed that the hydrophobicity of as-prepared samples was not always positively related to the concentration of the silane coupling. When the modifier was 0.5wt.%, the contact angle of the etched surface treated with silane coupling agent was 156.3°, but the sliding angle was more than 30°, while the fluorosilane-modified surface reached a maximum contact angle of 164.4° and a rolling angle of 6°, which was definitely a superhydrophobic surface. When the concentration of modifiers continued to increase, the hydrophobicity of both surfaces became worse, which may be due to the effect of the way in which the surface modifier molecules were packed. The freezing time of water droplets with a volume of 5 μL on the superhydrophobic surface modified by silane coupling agent and the fluorosilane was divided into 37 s and 45 s, respectively. And the lower freezing front speed on the surface with better hydrophobicity was observed. The anti-icing for the superhydrophobic surface attributed to the quite small contact area and the high thermal resistance between the liquid-solid interfaces. The anti-icing test illustrated that compared with the original aluminum alloy surface, the superhydrophobic surfaces had longer freezing time and could delay icing, and the surface modified by fluorosilane had better anti-icing performance. It was found that the size of areas frozen was negatively correlated with hydrophobicity of surface. Under the same conditions, the better the hydrophobicity, the less ice is covered on the surface of the aluminum alloy. The frozen area of the etched surface modified with silane coupling agent is smaller than that of the untreated surface. The frozen area of the etched surface modified by the fluorosilane coupling agent is smaller than that of the surface modified by the silane coupling agent. This fact can be explained by the reduction of solid-droplet interface and increase of thermal resistance resulting from trapped gas. The self-cleaning experiments also prove that the surface modified by fluorosilane has better self-cleaning performance than the silane-modified surface, and the small dust particles on the surface are easier to remove.KEY WORDS: aluminum alloy; superhydrophobic; freezing time; frosting; self-cleaning超疏水材料通常指与水的接触角大于150°、滚动角小于10°的材料。

铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性研究

铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性研究随着工业化进程的不断发展，铝合金作为一种重要的结构材料广泛应用于各个领域中。

然而，在某些特殊环境下，如强酸腐蚀环境下，铝合金的表面特性可能会受到严重影响。

因此，研究铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性显得尤为重要。

本文将从表面特性表征、腐蚀机理分析和表面改性措施等方面进行论述，以期提供有关铝合金在强酸腐蚀环境下的实用研究信息。

一、表面特性表征铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性包括表面形貌、表面粗糙度、表面氧化膜等方面。

表面形貌的观察可以采用扫描电子显微镜（SEM）技术，利用SEM可以观察到铝合金的表面细节和结构特征。

表面粗糙度是指铝合金表面的凹凸程度，可以通过表面粗糙度仪等设备进行测量。

而表面氧化膜则是铝合金在腐蚀环境中形成的一层氧化层，可以通过X射线光电子能谱仪（XPS）进行分析。

二、腐蚀机理分析强酸腐蚀环境对铝合金的腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀两种方式。

化学腐蚀是指强酸溶液中铝合金表面与酸性离子发生化学反应，导致铝合金物质的离解和溶解。

电化学腐蚀是指在电化学条件下，铝合金与强酸溶液中形成的电池中发生氧化还原反应，导致铝离子向溶液中溶解。

腐蚀机理分析有助于深入理解铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性变化规律。

三、表面改性措施为了提高铝合金在强酸腐蚀环境下的抗腐蚀性能，可以采取一系列的表面改性措施。

常用的方法包括阳极氧化、化学镀膜和喷涂等。

阳极氧化是指在一定电解液和电位条件下，利用电解作用在铝合金表面形成一层致密的氧化膜。

化学镀膜是指通过浸泡铝合金在含有一定添加剂的溶液中，使得表面形成一层保护膜。

而喷涂则是将特殊的涂层材料喷涂到铝合金表面形成一层保护层。

这些表面改性措施都可以有效地提高铝合金在强酸腐蚀环境下的耐蚀性能，降低腐蚀速率。

总结：铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性研究对于提高铝合金的耐蚀性能具有重要意义。

通过表面特性表征、腐蚀机理分析和表面改性措施等方面的研究，可以深入了解铝合金在强酸腐蚀环境下的变化规律，并采取相应的措施来保护和改善其表面特性。

铝合金改性实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的本实验旨在研究铝合金表面改性技术，通过激光熔覆、激光选区熔化等工艺对铝合金进行改性处理，提高其表面硬度、耐磨性、导热性等性能，为铝合金在航空航天、交通运输、建筑等领域中的应用提供技术支持。

二、实验材料与设备1. 实验材料：铝合金（2024、AlSi10Mg、AlMgSi等）2. 实验设备：激光熔覆机、激光选区熔化设备、金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机、导热系数测试仪等。

三、实验方法1. 激光熔覆实验：将铝合金基材表面预置硅粉，采用横流CO2高激光器进行激光处理，研究熔覆工艺参数对覆层质量的影响，包括激光功率、扫描速度、激光束直径等。

2. 激光选区熔化实验：将2024铝合金粉末与AlSi10Mg合金粉末混合，形成AlSi10Mg-2024(TiC)混合粉末，采用激光选区熔化工艺进行成形，并对其沉积态和T6热处理态的显微组织及力学性能进行表征。

3. 淬火时效实验：对铝合金进行淬火处理，测定其时效曲线，分析淬火温度、保温时间等因素对铝合金力学性能的影响。

4. 导热系数测试：对改性铝合金进行导热系数测试，分析改性处理后铝合金的导热性能。

四、实验结果与分析1. 激光熔覆实验结果与分析通过调整激光功率、扫描速度、激光束直径等工艺参数，发现当激光功率为 2.5kW、扫描速度为1m/s、激光束直径为0.8mm时，铝合金表面熔覆层质量较好，表面平整、光滑，无明显裂纹、气孔等缺陷。

2. 激光选区熔化实验结果与分析激光选区熔化过程中，TiC颗粒可作为异质形核点，促进Al形核，抑制粗大柱状晶的形成，显著细化铝合金的显微组织。

T6热处理态的力学性能测试结果表明，激光选区熔化后的铝合金具有较高的抗拉强度、屈服强度和伸长率。

3. 淬火时效实验结果与分析淬火时效实验表明，随着淬火温度的升高，铝合金的硬度和强度逐渐提高，但伸长率逐渐降低。

在淬火温度为530℃、保温时间为2h的条件下，铝合金的力学性能达到最佳状态。

铝合金表面处理的方法及应用

铝合金表面处理的方法及应用对铝及其合金进行表面处理产生的氧化膜具有装饰效果、防护性能和特殊功能,可以改善铝及其合金导电、导热、耐磨、耐腐蚀以及光学性能等。

因此,国内外研究人员运用各种方法对其进行表面处理,以提高它的综合性能,并取得了很大进展。

目前,铝及其合金材料已广泛地应用于建筑、航空和军事等领域中。

本文分类论述了铝及其合金材料表面处理的主要方法。

1·化学转化膜处理金属表面处理工业中的化学转化处理时使金属与特定的腐蚀液接触，在一定条件下，金属表面的外层原子核腐蚀液中的离子发生化学或电化学反应，在金属表面形成一层附着力良好的难溶的腐蚀生成物膜层。

换言之，化学转化处理是一种通过除去金属表面自然形成的氧化膜而在其表面代之以一层防腐性能更好、与有机涂层结合力更佳的新的氧化膜或其他化合物的技术。

1.1阳极氧化法铝的阳极氧化法是把铝作为阳极,置于硫酸等电解液中,施加阳极电压进行电解,在铝的表面形成一层致密的Al2O3膜,该膜是由致密的阻碍层和柱状结构的多孔层组成的双层结构。

阳极氧化时,氧化膜的形成过程包括膜的电化学生成和膜的化学溶解两个同时进行的过程。

当成膜速度大于溶解速度时,膜才得以形成和成长。

通过降低膜的溶解速度,可以提高膜的致密度。

氧化膜的性能是由膜孔的致密度决定的。

1.1.1硬质阳极氧化铝的硬质阳极氧化是在铝进行阳极氧化时,通过适当的方法,降低膜的溶解速度,获得更厚、更致密的氧化膜。

常规的方法是低温(一般为0℃左右)和低硫酸浓度(如<10%H2SO4)的条件下进行,生产过程存在能耗大、成本高的缺点。

改善硬质阳极氧化膜的另一种方法是改变电源的电流波形。

氧化膜的电阻很大,氧化过程中产生大量的热量,因此,传统直流氧化电流不宜过大,运用脉冲电流或脉冲电流与直流电流相叠加,可以极大地降低阳极氧化所需要的电压,并且可使用更高的电流密度,同时还可以通过调节占空比和峰值电压,来提高膜的生长速度,改善膜的生成质量,获得性能优良的氧化膜。

铝合金表面微弧放电陶瓷化改性新技术

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摘要：近年来兴起的铝合坌表面通过微弧放电和电化学氧化双重作用形成陶瓷层的表面改对
性技术的原理、用和国内外研究现状与发展动向进行了综合评述，应以期这项技术研究在我国取得
更大的进展。
关键词：铝合金；弧氧化；微陶瓷膜；电机理放中图分类号：Ｇ６１Ｔ６２Ｔ６；Ｇ６
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Ｋｅｒｓｌｍｉｕａｌｙ；ｍｉｏａｃｏｉａｉｎ；ｃｒｍｉｃａｉｇ；ｍｅｈｎｓｏｉｃａｇｙｗｏｄ：ａｕｎｍｌｏｃ —ｒｘｄｔｒｏｅａｃｏｔｎｓｃａｉｍｆｄｓｈｒｅ
铝及铝合金以其重量轻、比强度高，性、展辗延
Ａｂｔａｔｎｔｉｐｐｒｎａｉｎｎｗｅｈｏｏｙｗｈｃａｒｄｃｅａｃｃａｉｇｎｓｒａｅｓｒｃ：Ｉｈｓａｅ，ａｒｅｅｔｃｎｌｇｉｈｃｎｐｏｕｅｃｒｍｉｏｔｓｏｕｆｃｓｎｏｌｍｉｕａｌｙｉｉｔｏｕｅｆａｕｎｍｌｎｒｄｃｄ，ｉｉｃｌｄｍｉｒ — ｒｘｄｔｎ．Ｔｈｒｃｐｅａｐｉａｉｎ、ｔｔｓａｄｏｓｔｓａｌｃｏａｃｏｉａｉｅｏｅｐｉｉｌ、ｐｌｔｎｃｏｓａｕｎｄｒｃｉｎｆｅｅｒｈｉｄｓｕｓｄ，ｉｒｅｏｍａｅａｐｏｒｓｎｔｉｔｃｎｑｅｕｏｎｒｉｅｔｓｏｓａｃｓｉｓｅｏｒｃｎｏｄｒｔｋｒｇｅｓｏｈｓｅｈｉｕｓｉｏｒｃｕｔｙ．ｎ

激光熔覆对铝合金表面粗糙度的提升研究

激光熔覆对铝合金表面粗糙度的提升研究摘要：本文通过对激光熔覆技术在铝合金表面加工中的应用进行研究，旨在探讨激光熔覆对铝合金表面粗糙度的提升效果。

研究结果表明，激光熔覆能够显著提高铝合金表面的粗糙度，并且可以通过调整加工参数实现不同粗糙度的要求。

本文还分析了激光熔覆对铝合金表面粗糙度提升的机理，并讨论了激光熔覆技术的优点和不足之处。

最后，本文提出了进一步研究的方向和建议。

1. 引言铝合金是一种重要的结构材料，在航空、汽车、电子等领域得到广泛应用。

铝合金的表面粗糙度对其性能具有重要影响。

传统的表面加工方法如机械加工、化学处理等存在一定的局限性，无法满足一些特殊应用下对表面粗糙度的要求。

而激光熔覆技术由于其高能量密度和瞬时加热的特点，在改善铝合金表面粗糙度方面具有独特的优势。

2. 激光熔覆技术概述激光熔覆技术是一种通过激光束将粉末熔融喷射到工件表面形成覆盖层的加工方法。

激光熔覆技术可以实现局部表面改性，具有高效、高精度和低热影响等特点。

在铝合金加工中，激光熔覆技术可以通过精确控制加工参数实现对表面粗糙度的调控。

3. 激光熔覆对铝合金表面粗糙度的提升效果通过实验研究，我们发现激光熔覆技术对铝合金表面粗糙度有显著的提升效果。

不同的激光功率和扫描速度会对表面粗糙度产生不同影响。

当增大激光功率或减小扫描速度时，可以获得更高的表面粗糙度。

同时，激光熔覆的覆盖层厚度也会对表面粗糙度产生影响，增大覆盖层厚度可以获得更高的粗糙度。

4. 激光熔覆对铝合金表面粗糙度提升的机理激光熔覆对铝合金表面粗糙度提升的机理主要有两个方面。

首先，激光熔覆过程中，激光能量会导致表面粉末熔融，并在冷却后形成覆盖层。

这个过程中，熔融和冷却的热流会引起显微缺陷的形成，从而增加表面的粗糙度。

其次，激光熔覆过程中，熔融粉末会与基体相互作用，从而使基体表面产生高温、高应力等效应，进一步改变表面形貌。

5. 激光熔覆技术的优点和不足激光熔覆技术具有多种优点，包括高能量密度、高控制性、表面改性容易实现等。

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Ａ０／ｒ涂层，１３Ｏ２Ｚ２明显改善了工程陶瓷的表面质
量［；７在硬质粉末涂层氧１合金表面覆一化铝陶然瓷，
后将涂层粉末热压烧结成型，切削试验表明，涂层粉
末具切削硬度料时优良切削［０刀高材具有的性能［８１
收稿日２０一１１期：３１一４０，黑龙江省博士后基金资助：ＢＯＬＯ４Ｒ７滕敏，７年出生，１２９硕士研究生，主要从事高温防热复合材料的研究工作
铝合金材料表面改性研究进展关
膝敏李立
赫晓东
哈尔滨１０１５０）０（哈尔滨工业大学复合材料研究所，
文摘评述了近年来铝合金表面改性技术取得的研究进展，重点介绍了溶胶一凝胶、稀土转化膜、激光熔衷、阳极氧化和等离子体微弧氧化等方法在铭合金表面制备膜层的原理、特点及研究成果，并对等离子
层耐腐蚀性很好，其腐蚀面积仅为００％－．２００％ｏｈ等在６６铝合金基体上制备了．ＥＬｅ５ｌｎｒｔｅｔｏ０１无机ＳＮ陶瓷涂层，ｉ４３在含有交联催化剂的聚Ｎ甲基硅氮烷溶液中浸涂，３５ａｌ在．Ｃ溶液中暴露２％Ｎ１ｄ极化电阻下降甚微，后，说明涂层抗蚀性得到提
等去极剂在微阴极还原，造成界面局部ｐＨ值上升
而趋于碱性，Ｃ３、ｒ、 ‘ 使得ｅｐ十时等形成不溶性氢十３氧化物附着铝表面，随浸泡时间的延长，ｐ继界面Ｈ续上升，铝合金表面原来形成的氧化物被逐渐溶解，
最被终稀土氧化物所取代〔。１４１从９年到现在，５］８
（ｅｅｆＣｍｏｔＭｔｉｓＨｒｎｉｔｏＴｃｏｇ，ｂ１０１ＣｎｒｏｐｓａｒｌａｉＩｔｅｅｎｏＨｒｎ００）ｔｏｒｉｅａ，ｂｎｔｆｌｙａｉ５ｅｓｕｈ
ｈｒｉｅｈｃｒｔｉａｉＲｃｔａｃｏｓｆｅｉａｏｏａｍｎｍｏ，ｒｉｅ．ｐｎｐ，ｒｔｉｃｅｎａｖｅｆａｍｄｉｔｎｌｉａｙｅｄｎｓｕｃｏｆｉｆｕｌｓｅｅｄＴｅｃｌｃａｅｓｒｃｕｖｗａｒｅｃｒｕｓｔＳｌｅｒｅｔｍｔｃｖｓｎｔｇｌｅｆｉ，ｄｏｄｔｎＰＡｎｅａｈｌｏｈｏＧｌａｅｈａｏｅｉｃｉ，ｒｕｏａｉｘａｏａｄＯｄｒｅｔｆ－，ａｅｌｒｏｏｎａ－ｓｎｎｃｉｎＭｓｓｅｒｒｎａｓｏｉｍｔｄ，ｉｒｕｅ．ｄｉｎｆｔｒａｈｒｏＰＡｅｏｈｓｎｏｃＩａｔ，ｈｒｅｃｅｏｓＭＯ，ｂｅｙｓｃｄｔｄｄｎｉｕｅｅｒｆｔｆｄｏｒｓｉｌｒｅｅｒｆｐｐｔ．ｏ
２２稀土转化膜．２世纪８年代，００美国的Ｈｎｎｉｏ等人发现在处ｔ理液中加人少量的ＣＣ就能显著降低７７铝合金ｅ１３０５
在ＮＣ溶液中的ａｌ腐蚀速度〔１。１４此发现促使研究３１，
者进一步研究铝合金表面形成稀土转化膜的机理。有关稀土金属转化膜形成机理迄今还不十分清楚，一般认为，铝表面的微阳极溶解和溶液中０或Ｈ２＋
微弧氧化技术提出了展望。关键词铝合金，表面改性，涂层
ＲｃｎＡｖｎｅｕａｅｄｉｔｎＡｕｉｍｌｓｅｅｔａｃｏＳｒｃＭｉａｏｏｌｎＡｏｄｆｆｏｆｉｆｍｕｌｙｃ
ＴｎＭｎＬＹｏＨＸａｄｎｅｇａｉｏｇｉｉｅｏ
粉熔覆于ＶｒＳ０上，ｅｌ崛ａｉ１得到的熔覆层的硬度在４Ｈ左２。０Ｖ右〔０３１
激光熔覆金属表面陶瓷层的优点：可以使陶瓷涂层和金属基体达到冶金结合，提高陶瓷层和基体
的结合强度；消除陶瓷层中大部分孔洞和裂纹，提高陶瓷层的致密度；釉化陶瓷表面，大大提高表面硬
合金表面陶瓷化技术倍受人们关注［５即以１１铝合－，
金材料为基体，采用有效手段在其表面制备陶瓷膜
层，使其与陶瓷材料互相复合，取长补短，制备出既有金属强度和韧性，又有陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐
蚀等优点的复合材料，因而表面陶瓷化技术的研究
日益广泛。
常用的铝合金表面改性技术有溶胶一凝胶、稀土转化膜、激光熔覆、阳极氧化、等离子微弧氧化等，有关这些方法的研究均取得了较大成就。等离子微弧氧化是一种新型表面陶瓷化技术，近年来其相关文章报道较多，已成为铝合金表面改性技术研究的热点，具有广阔的发展前景。
的陶瓷涂层相对比较薄，一般单次涂覆厚度为１０
Ｐ３ｆ，Ｍ一０要获得较厚的涂层需多次积层、ｕｎ烧结，
因此工序复杂、生产周期延长、成本较高，离工业应
用仍有一段距离；而且涂层的成分受限（多为氧化物）。另外，烧结温度过高时，也限制了基体材料的
选择范围。
难［。５１
（）６熔盐浸泡法工艺。Ｍｎｅ等人把６６铝ａｆｄｓｌ０１合金在２ ℃下的ＮＣ一ｎ１ＣＣ熔融体系中００ａｌＳ２ｅ１Ｃ一３浸泡２，０１ｈ在６６铝合金表面获得了含饰的转化膜，此膜在０５／ＮＣ溶液中３ｄ．ｍｌａｌｏＬ０不出现点蚀，具
溶胶一Ｓ一ｅ［的凝胶法（ｌＧ法）１基本原理：ｏｌ６将
金属醇盐或无机盐作为前躯体，溶于溶剂（水或有机溶剂）中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇
解反应，反应生成物聚集成几个纳米左右的粒子并形成溶胶，再以溶胶为原料对各种基材进行涂膜处理，溶胶膜经凝胶化及干燥处理后得到干凝胶膜，最后在一定温度下烧结即得到所需的涂层。Ｓ一ｅ方法制备涂层应用于陶瓷上面研究很ｏＧｌｌ多。如：Ｓ４在Ｇ氧化铝基工程陶瓷上成功制备了
范围内，施加合金粉末才受到基体的稀释〔０２０１
激光熔覆是一个复杂的工艺过程，工艺参数较多，可分成４（）类：１激光系统本身，如光束模式、功率稳定性等；）（基体，２如基体材质、表面状态等；３（）涂层材料的特性及涂置工艺；４处理条件，（）包括光
束小与状、率大大形功小及扫描速度等［。铝［对于２１１
宇航材料工艺２０年第３０４期
万方数据
该方法用于制备膜的研究也日益广泛，在铝合金表面制备了Ｓｉ仇和Ｓ从场膜层，ｉ仇一研究表明这两种膜层具有致密的结构和良好的化学惰性，能有效地
保护体抵铝基抗氯离侵９外子的蚀〔。国研究人员］用
Ｓ一ｅ方法在铝合金表面制备的ＳｏＧｌｌｉ仇膜，经铜盐
金表面稀土转化膜都是通过在稀土盐溶液中长期浸泡形成的，这种处理方法很简单，但所需时间太长，所形成的转化膜较薄。（）２稀土转化膜的阴极电解工艺。Ｈｎｎｉｏ等人ｔ在不同阴极电流密度下，７７铝合金作为阴极在把０５
加速的醋酸盐雾试验（９，）５厚的膜５０ｈ，ｆ０２０２ｕ４．ｎ
合金的激光熔覆，根据覆层种类和厚度，正确选择激光参数很重要。如果能量输人不足，不仅得不到熔
化良凝固致密的覆层，好、更得不到良好的冶金结合层；如果输人的能量密度过大，覆层又会因铝合金基材过多熔化稀释，使性能显著恶化，而且还增多了涂
合极氧化实质上就是水的电２：）解液金阳解〔（电６１１
ＫｙｄｌｉｍｙＳｒｃｍｄｉｔｎＣａｅｗｒｓｕｎａｏ，ｅｉａｏ，ｏＡｍｕｌｕａｏｆｉｏｅｆｃｔ
１前言
随着科技的进步和发展，一般的铝合金材料的表面性能难以满足各方面的技术要求。近年来，铝
２常用的铝合金表面改性技术２１溶胶一．凝胶
有一定的抗腐蚀能力〔。 ’ ９〕
稀土转化膜技术的优点：主要手段是浸泡处理，工艺简单、易于维护；稀土化合物价格低廉，生产成本低；废液无污染。不足之处：稀土盐溶液长期浸泡工艺处理时间太长；一柿钥处理工艺温度太高，需要把处理液维持在沸腾状态，给实际生产带来较大困难；熔盐浸泡工艺温度更高，不易维护；阴极电解工艺所成膜层结构疏松，耐蚀性差。相比较而言成膜时间短，常温处理的含氧化剂或成膜促进剂工艺及波美层工艺更具开发潜力，但这两种处理液配方还
度，善改材料的耐磨性能〔。２不足之处：５１界面的稀
释度较大；界面上易形成脆性相和裂纹；实际应用中涂层的尺寸精度、对基体复杂形状的容许度、表面粗糙度等问题未能很好地解决。２４阳极权化．铝合金阳极氧化工艺是将铝合金作为阳极置于电解液中，通以电流，在其表面生成一层氧化膜。铝
铝合金表面稀土转化膜成膜工艺的研究取得了很大的进展，从单一稀土盐溶液的长时间浸泡法，发展到含强氧化剂浸泡法和化学一电化学联合处理法。铝合金表面稀土转化膜工艺有如下几种。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
有待进一步调整，工艺稳定性也要进一步加５强［０１
２３激光熔班．激光熔覆技术是采用高能激光束将金属一陶瓷复合粉末熔于基材表面，获得金属陶瓷复合层的工
（）１稀土溶液长时间浸泡处理工艺。早期铝合
宇航材料工艺２０年第３０４期
一１一３
万方数据
艺。其工艺方法有两种：预置涂层法和同步送粉法。预置涂层法是先将粉末与粘接剂混合后涂于基体表面，干燥后进行激光加热；同步送粉法是在激光照射到基体的同时侧向送粉，粉末熔化而基体微熔，冷却后得到熔覆层。二者方法不同但效果相近，即熔覆层通常与施加的合金粉末的化学成分相近，熔覆层与基体之间为冶金结合，只有在界面结合层的较窄