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铝合金微弧氧化陶瓷层具有硬度高、与基体结合良好、耐磨损及耐腐蚀等诸多性能优点,被广泛应用于航空、航天、机械、电子、装饰等领域。就铝合金而言,其常用的合金元素有Si、Cu、Mg、Zn等,随着合金元素种类与含量的变化,铝合金的组织结构也发生变化;而基体材料是影响微弧氧化的主要因素之一,所以本文主要探究铝合金成分对微弧氧化行为及陶瓷层性能的影响。 实验选取1A09、2A12、ZL101A、5A06、7A09五种主要合金元素含量存在明显差异的铝合金进行微弧氧化处理。利用 SEM、XRD及EDS等方法研究微弧氧化陶瓷层的微观组织结构;采用涡流测厚仪、分光测色仪、显微硬度计等表征陶瓷层的厚度、颜色以及显微硬度;通过电化学试验和盐雾腐蚀试验评价陶瓷层的耐腐蚀性能;此外,制备Al-Si与Al-Cu两种二元合金,研究微弧氧化陶瓷层的形成与生长过程,揭示Si、Cu两种合金元素对铝合金微弧氧化行为的影响机制。 结果表明:微弧氧化过程中,铝合金种类对起弧行为及陶瓷层生长影响显著。其中,5A06铝合金的起弧时间最短,起弧电压最低;ZL101A铝合金的起弧时间最长,起弧电压最高。氧化处理1200 s后,5A06铝合金表面的陶瓷层厚度可达51.46μm,而ZL101A铝合金表面的陶瓷层厚度仅为33.4μm。五种铝合金表面的陶瓷层均主要由γ-Al2O3组成,在ZL101A和5A06铝合金表面的陶瓷层中还分别存在SiO2相和Mg0.38Al2.408O4相。此外,1A09铝合金陶瓷层的L值最高(74.81),2A12铝合金陶瓷层的L值最低(46.14);2A12铝合金陶瓷层的A值最高(7.37),1A09铝合金陶瓷层的A值最低(-0.37);7A09铝合金陶瓷层的B值最高(9.42),ZL101A铝合金陶瓷层的B值最低(3.09)。1A09铝合金陶瓷层的显微硬度最高可达1630 HV0.02,而5A06铝合金陶瓷层的最大硬度值为776 HV0.02。当陶瓷层厚度约为10μm时,1A09铝合金试样的腐蚀电流和腐蚀速率都最小,分别为2.06μA·cm-2,0.00336 mm·a-1;2A12铝合金试样的腐蚀电流和腐蚀速率则最大,分别为456μA·cm-2,0.01254 mm·a-1。同时,随着陶瓷层厚度的增加,铝合金的耐蚀性也增加。当陶瓷层厚度为30μm时,2A12铝合金试样的腐蚀电流为6.72μA·cm-2,腐蚀速率也降至0.01038 mm·a-1。另外,研究发现,铝合金基体中的硅元素的存在易导致起弧时间延长、起弧电压较高,陶瓷层的生长速率较慢;铝合金基体中的铜在微弧氧化初期优先于铝溶解到溶液中,从而导致起弧时间较短、起弧电压较低。