鑄造鋁合金表面改性研究進展 船用鋁板
近年來，隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展以及世界能源問題的日益突出，汽車越來越朝著輕量化的方向發(fā)展。由于鋁具密度小、耐腐蝕等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用在汽車工業(yè)上。鑄造鋁合金比純鋁有較高的力學性能與工藝性能，因此，其廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動機、汽車底盤及汽車輪轂等部件上。然而，鑄造鋁合金耐腐蝕耐磨性能較低，特別是Al-Si合金和Al-Cu合金，限制了其更廣泛的應(yīng)用。因此，通過表面改性來克服鑄造鋁合金耐磨耐腐蝕性較低的缺點，以拓展鑄造鋁合金應(yīng)用發(fā)展。目前，為改善鑄造鋁合金耐腐蝕耐磨性能而采用的表面改性方法主要有:微弧氧化法、激光表面處理法、化學鍍、電鍍法以及陽極氧化法。
1. 鑄造鋁合金表面改性主要方法
1．1微弧氧化法
微弧氧化是20世紀30年代發(fā)展起來的一門表面改性技術(shù)。它是利用弧光放電增強并激活在陽極上發(fā)生的微等離子氧化反應(yīng)，從而在以鋁、鈦、鎂等金屬及其合金為材料的工件表面原位生成優(yōu)質(zhì)的強化陶瓷膜。在鋁合金上，通過微弧氧化生成的氧化膜由外部疏松狀的γ-Al2O3和內(nèi)部致密的α-Al2O3組成。在微弧氧化過程中，電流密度、電解質(zhì)成分以及鋁合金中的合金元素均對氧化膜的質(zhì)量及生長速度產(chǎn)生重要的影響。在氧化過程中，陰極和陽極都有氣體放出，并且伴隨著氧化膜的生長過程，因此，電極的電流密度強烈地影響著氧化膜的組成、結(jié)構(gòu)，也影響著鋁合金的耐腐蝕性能。研究表明，在比較高的陽極電流密度下，氧化膜主要包含α-Al2O3，而在較低的陽極電流密度下，氧化膜幾乎都是γ-Al2O3。JuhiBaxi的研究表明，隨著電流密度的增加鋁合金的耐磨性卻相應(yīng)降低。微弧氧化的電解質(zhì)對氧化膜的質(zhì)量有重要的影響，傳統(tǒng)的電解質(zhì)為硅酸鹽或鋁酸鹽，Polat認為低濃度的硅酸鈉可得到較高硬度的陶瓷膜。而Zheng則認為鎢酸鹽比硅酸鹽更加穩(wěn)定。電解質(zhì)中添加稀土元素也對微弧氧化的成膜速度產(chǎn)生重要的影響，隨著Ce(Ⅲ)濃度的增加成膜速度先增加后降低。氧化電解質(zhì)中添加氟離子會降低微弧氧化膜的孔隙率，提高氧化膜的抗腐蝕性能。添加Na3AlF6和酒石酸鈉則提高了陶瓷膜的硬度。
1．2激光處理法
1．2．1表面合金化
一般來說，由于鋁合金本身的特點耐磨性都不是很高，就是硬度較高的高硅鋁合金也不具有較高的承載能力，因此，表面強化以提高其耐磨性成為拓展鋁合金尤其是鑄鋁應(yīng)用的一種常用方法，而激光表面合金化可以在鋁合金基體和外加的金屬或合金間形成金屬間化合物，能大幅度提高鋁合金的硬度，進而增加其耐磨性，從一定程度上也能提高其耐腐蝕性能。
應(yīng)用快速激光合金化技術(shù)可以按照需要在鋁合金表面加入合金元素、在改性層內(nèi)產(chǎn)生期望的強化相，從而提高材料的硬度，提高耐磨性能。激光合金可提高涂層的顯微硬度到900HV左右，經(jīng)過激光合金化后鋁合金的抗腐蝕性能提高1倍以上。然而，激光合金化容易過度重熔，特別是在激光功率低、掃描速度小、預(yù)涂層厚度大的情況下，容易使涂層產(chǎn)生氣孔缺陷。目前防止的辦法是采用加大重疊量或采用兩次激光處理，這樣就增加了涂層的成本。
5083船用鋁板作船板優(yōu)勢
5083鋁合金是高鎂合金,在不可熱處理合金中強度良好，耐蝕性、可切削性良好。陽極化處理后表面美觀。電弧焊性能良好。5083合金中的主要合金元素為鎂，具有良好的抗蝕性與可焊接性能，以及中等強度。優(yōu)良的抗腐蝕性能使5083合金廣泛用于海事用途如船舶，以及汽車、飛機焊接件、地鐵輕軌。
