铝及其合金以其优异的物理化学性能而被广泛用于汽车、航空航天、电子、家用电器等行业。为了进一步提高铝合金的硬度、耐磨和耐腐蚀性能,通常对其进行阳极氧化处理,使其表面形成一层厚而致密的氧化膜。常用的硬质阳极氧化工艺是在硫酸电解液中,在低温、高电流密度的条件下进行电解,此种氧化工艺条件苛刻,能耗大,生产成本高。交流电氧化时两个电极可同时氧化,不需要阴极材料,可以使用大电流以实现高速氧化,同直流电阳极氧化法相比,交流电氧化具有效率高、节能、成本低等优点,一直为人们所关注。硫酸交流电氧化所获得的膜层较薄、孔隙率和透明度高、硬度低、耐磨性差、膜层发黄、难以获得10μm以上厚的膜层,因而限制了它的应用。本文针对以上问题,采用特殊的复合电解液,开发出3005铝合金常温快速硬质阳极氧化和交流电氧化技术,对电解参数对膜层性能的影响以及膜层形貌、结构进行了详细的研究;同时对具有多层结构铝阳极氧化膜的制备工艺进行了初步探索。主要研究成果如下:1.研究开发了一种3005铝合金常温快速硬质阳极氧化技术。将3005铝合金置于以磺基水杨酸为主盐,配以添加剂组成的复合电解液中,控制温度10-25℃,采用恒电流法进行阳极氧化处理,可在其表面形成一层硬度较高、耐蚀性能优异的黑色氧化膜。研究了电解液组分、电解工艺参数等对膜层性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱仪(EDS)检测了膜层的微观形貌和组成元素。结果表明:电解液组分、电流密度以及溶液搅拌对氧化过程和氧化膜层性能会产生重要的影响。最佳电解液组成为:磺基水杨酸40-50g/L,添加剂A 25-40 g/L,添加剂B 10-25 g/L,浓硫酸2-4ml/L。SEM分析表明,膜层表面呈多孔状,孔径约为10-15nm,孔间距约为60-70nm。EDS分析表明Al、O是膜层的主要组成元素,同时含有少量的C、S、Mn等元素。2.研究开发了一种铝及其合金的交流电氧化技术。将铝置于由芳香族羧酸、草酸和无机成膜促进剂组成的复合电解液中,采用市售交流电,可在铝及其合金表面获得一层灰白色或灰黑色的氧化膜,该膜层具有一定厚度和优异的装饰性能。研究结果表明,交流电氧化的电解液组成及电解工艺参数为:芳香族羧酸50-60 g/L,草酸20-30 g/L,无机成膜促进剂20-30 g/L,峰值电流密度为8-16 A/dm2,氧化时间10-15min,温度10-20℃。SEM分析表明,在复合电解液中交流氧化所制得膜层表面呈多孔状,孔径约为20nm,孔间距约为100nm;膜孔与基底垂直,孔壁连续、完整。EDS测试表明,膜层主要组成元素为O、Al,同时还含有少量的S、C元素。3.对具有多层结构铝阳极氧化膜的制备方法进行了初步探索,采用不同电源和电解液对铝进行多次氧化来制备具有多层不同结构的铝阳极氧化膜。实验结果表明氧化膜的生长是相对独立的,但会影响后续氧化的工艺参数。铝的阳极氧化可在原有氧化膜上叠加进行,先前存在的氧化膜层并不影响后续氧化膜的结构。这种制备方法开辟了一个探索铝阳极氧化过程的新领域,为制备具有特殊结构和性能的铝阳极氧化膜提供了新的途径。