题目：硅溶胶在铝合金硼硫酸阳极氧化中的作用研究

        在航空工业中铝合金被广泛使用，阳极氧化是最常用的提高其耐蚀性的表面处理技术。传统的铬酸阳极氧化工艺存在严重的环境污染问题，而作为替代技术的硼酸-硫酸阳极氧化工艺制备的膜层性能与铬酸氧化膜相比，在氧化膜层的耐蚀性和对铝合金基体的疲劳损伤方面还有改进的余地。本文通过试验，将有机酸、硅溶胶等加入硼酸-硫酸阳极氧化溶液中进行膜层制备和性能表征以及氧化工艺规律总结，为优选出一种能代替铬酸阳极氧化、提高硼酸-硫酸氧化膜层综合性能的工艺并进一步扩大硼酸-硫酸阳极氧化的应用范围打下基础。

        试验将苹果酸、乳酸和稀土盐等添加剂加入硫酸氧化溶液或者硼酸-硫酸氧化溶液中，制备试样并评价膜层性能。结果发现，仅仅依靠单一的苹果酸、乳酸配合硫酸基础溶液获得的氧化膜层很难达到铬酸阳极氧化、硼酸-硫酸阳极氧化处理的水平；稀土铈成分对铝合金硼酸-硫酸阳极氧化膜层耐蚀性能的提高不明显；可以用硝酸铈溶液对获得的阳极氧化膜层进行封闭，取代硼酸-硫酸氧化使用的稀铬酸溶液封闭工序，消除了铬酸的环境污染。

        将20 vol.%硅溶胶（平均粒径4~5 nm）加入到铝合金硼酸-硫酸阳极氧化溶液中进行研究时发现：硅溶胶的加入对促进硼酸-硫酸氧化膜层增厚的作用不明显；加入硅溶胶后制备的氧化膜层表面和断面微观形貌都变得更均匀、细致，组织缺陷减少；X射线光电子能谱成分分析的结果说明氧化膜中有硅溶胶的硅氧烷键成分，溶胶粒子参与了氧化成膜过程，进入了膜层内部，改善了膜层形貌并提高了其耐腐蚀性能；氧化膜可以通过连续336 h中性盐雾腐蚀试验，满足MIL-A-8625F标准对代替铬酸阳极氧化工艺的要求；采用沸水封闭氧化膜，消除了硼酸-硫酸氧化膜采用稀铬酸封闭带来的铬酸污染问题。

       疲劳测试结果发现，加入硅溶胶的硼酸-硫酸阳极氧化对铝合金基体材料的疲劳寿命损伤有所减少。在300 MPa应力水平下含硅溶胶的硼酸-硫酸阳极氧化处理后的铝合金疲劳寿命为75199（循环次数），优于不含硅溶胶的硼酸-硫酸氧化试样的疲劳寿命（71264循环次数）。比铬酸阳极氧化处理后的铝合金疲劳寿命76514（循环次数）下降了1.25%，比较接近。