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1、- 1 - 青岛大学 毕业论文 (设计)开题报告 题目：铝阳极氧化冷封孔工艺研究 学院：应用技术学院 专业：高分子材料与工程 姓名：栾林彬 指导教师：谢洪波马学奎 2011年 3 月 18日 - 2 - 毕业设计（论文）开题报告书 一、选题的目的、意义： 铝合金材料具有一系列优良的物理、化学和加工性能， 可以满足从厨餐用具尖端 科技、从建筑装潢业到交通运输业和航空航天等各行各业。然而铝的某些性能还不太 理想，满足不了各行各业对铝的要求，铝的表面技术正好弥补了这个弱点，通过阳极 氧化膜或表面涂层加以该进，扩大铝合金的使用范围并延长使用寿命。 在现代工业生产中 ,铝的阳极氧化是一种普遍而有效的表面
2、处理手段。建筑、装 饰和保护用的阳极氧化基本上生成多孔性阳极氧化膜,由于孔径极其细小 ,因而单位面 积上有惊人的微孔数量。正是由于这种多孔性和高的比表面积,使得阳极氧化膜表面 具有极大化学活性。相应的腐蚀速度也大为增加，因此,从提高耐蚀性和耐污染性考 虑，都必须进行封孔。 封闭处理的目的就是改变阳极氧化新鲜膜层的性能并使之达到 一种化学活性的状态。 目前世界各国的建筑铝型材的生产方面，阳极氧化膜的封孔技术基本上采用沸水 封孔、冷封孔和电泳涂装三项工艺。由于热封孔工艺需要消耗大量的能源，已逐渐被 淘汰。利用冷封孔可以大大减少能源的消耗，适应社会发展，增强国际竞争力，具有 很好的发展前景。 目前冷
3、封孔工艺的主要成分是氟化镍，其主要作用离子是Ni 2+ 和F-，Ni2+浓度一 般在0.81.3 gL -1，F-浓度一般在 0.30.6 gL-1之间。Ni2+ 和F-的含量不容易控制， 含量不足，封孔质量不能达到国际标准，Ni 2+浓度过高则冷封孔易发绿， F-浓度过高 则容易起灰。所以急需一种耗能低，颜色浅或者无色的冷封孔工艺来代替。 随着世界能源的短缺， 能源供应已愈来愈紧张。 目前各行各业都在考虑如何利用 能源、节约能源。现在的铝阳极氧化封孔消耗能高，如何降低封孔中的所需的热量， 是今后发展中必须考虑的重要问题。 本次课题预期要达到的目标： 1、全面的学习并掌握铝阳极氧化的工艺流程
4、2、通过大量的试验，找出一种比较好的铝阳极氧化封孔方法 3、通过试验，研究确定冷封孔工艺的最佳配方 - 3 - 二、本题的基本内容： 研究课题：铝阳极氧化冷封孔工艺研究。 第一 铝阳极氧化前处理 无论采用何种方法加工的铝材及制品, 表面上不同程度地存在着污垢和缺陷, 如 灰尘、残留油污、金属氧化物、沥青标志、人工搬运手印（主要成分是脂肪酸和含氮 的化合物）、焊接熔剂以及腐蚀盐类、金属毛刺、轻微的划擦伤等。对此，在氧化处 理之前, 用化学和物理的方法对制品表面进行必要的清洗, 使其裸露纯净的金属基体, 以有利于阳极氧化的顺利进行, 从而获得与基体结合牢固、色泽和厚度都满足要求且 具有最佳耐蚀、耐
5、磨、耐侯等良好性能的人工膜。 铝的化学抛光是将铝材浸入到化学溶液中进行的抛光处理。进行化学抛光时， 金属制品的表面发生的是化学的侵蚀过程；金属表面微观凸起处的溶解速度比微观凹 下处的溶解速度要大的多，表面逐渐被整平，从而获得平滑、光亮的表面。 铝及铝合金的需要进行化学清洗和浸蚀，目的是除去表面的油脂和污垢，经常 采用弱酸或弱碱性溶液。 有时采用较强的浸蚀性溶液，连同表面的自然氧化膜一起出 去。适合铝材的化学清洗剂主要由溶剂型清洗剂、乳化体系清洗剂、碱性化学清洗剂 和酸性化学清洗剂。 铝及铝合金材料在氧化前需要进行碱蚀，作用是除去表面在空气中生成的自然 氧化膜，形成均匀的活化表面，有时还可以出去
6、表面轻微的痕迹。处理过程中应严格 控制，以免过浸蚀。 碱蚀后铝材表面形成一层黑色的疏松的灰状物，有时可用湿布擦去，但通常用 化学方法溶去。最后水洗，获得干净的表面。 第二 铝阳极氧化工艺 铝的硫酸阳极氧化就是铝及铝合金在一定浓度的硫酸溶液中，在一定的工艺条件 下外加直流电流的作用，生成一层抗腐蚀的氧化膜的过程，用这层膜来保护金属铝， 来提高其耐磨和耐腐蚀。 根据目前已成熟的工艺，选用了以下工艺开始实验： H2SO4 20% 温度： 23 o C 电流密度： 1.21.5A/dm 2 氧化时间 1530 分钟 第三 铝阳极氧化封孔工艺研究 - 4 - 以氟化镍为主要成分的冷封孔工艺，其中起主要作
7、用的成分是Ni 2+ 和 F -，Ni2+浓 度一般在 0.8 1.3 g L -1，F-浓度一般在 0.3 0.6 g L-1 之间。 铝溶胶阳极氧化膜封孔是基于氢氧化铝溶胶颗粒渗入铝氧化膜的微孔里，再进行 热处理。此法操作比较复杂， 成本高，主要在实验室被用， 未能广泛的被应用到实践。 其主要封孔剂有异丙醇铝和硝酸铝。 研究以聚丙烯酸钠为主要成分的新工艺。聚丙烯酸钠封孔是一种无铬、 无氟且无 重金属的绿色环保技术，并且封孔是在常温下进行。 三、完成期限和主要措施： 本论文将利用 15 周的时间完成。具体安排如下： 第 1 周第 2 周，查阅，收集并整理相关资料完成开题报告； 第 3 周第
8、8 周，根据题目和开题报告及收集的相关资料，设计实验方案，进 行充分试验； 第 9 周第 10 周，对实验数据进行分析，整理，完成论文初稿； 第 11 周第 13 周，修改论文，补充实验，论文定稿并打印； 第 14 周第 15 周，毕业答辩。 四、主要参考文献： 1 朱祖芳 . 铝合金阳极氧化与表面处理技术M. 北京：化学工业出版社 2 郑瑞庭 . 电镀实践 600 例M. 北京：化学工业出版社 ,2003 3张凤林 . 铝阳极氧化膜的几种主要测试方法和仪器，铝合金加工技术Z，1989 4 张胜涛 等编著 . 电镀工程 M. 化学工业出版社 ,2002 5 环渤海表面精饰发展论坛论文集J. 2010 6 张松，铝合金建筑型材阳极氧化膜封孔的工艺控制及质量检测方法M 7 电镀与精饰 2001,13(5) 8 暨调和，曾凌三，张国芝 . 建筑铝型材的阳极氧化和电解着色M. 长沙：湖南科技 出版社， 1994 10 Hsing-Hsiang Shih,Shiang-Lin Tzou.Surface and Coating TechnologyJ 9张凤林，王兴库 . 铝阳极氧化膜的封闭质量试验及导纳测量仪，沈阳仪器仪表工 艺研究所 - 5 - 五、 指导教师意见： 六、学院审查意见：
