Al-12.7Si-0.7Mg合金是我国新近研发的新型铝硅合金,具有优异的加工性能和力学性能,是一种资源节约、环境友好和节能高效的新材料。因此,针对这种极具市场前景、性能优异的新型铝硅合金的表面处理技术亟待研究和开发。本文旨在开发出适合新型Al-12.7Si-0.7Mg合金的阳极氧化和电解着色工艺,以改善其表面耐蚀性,延长使用寿命,对拓展其应用领域具有重要的意义。本文通过正交实验和单因素实验优化阳极氧化和电解着色电解液配方和工艺参数,利用扫描电镜、X射线衍射、X射线荧光光谱和X射线光电子能谱等手段,分析阳极氧化膜和电解着色膜的表面形貌及组成成分,利用滴碱实验、中性盐雾实验、化学浸泡实验和电化学测试等评定阳极氧化膜和电解着色膜质量。具体研究工作包括:(1)采用正交实验优化Al-12.7Si-0.7Mg合金阳极氧化工艺得到最佳工艺参数为:硫酸浓度170g·L-1,电流密度1.5A·dm-2,阳极氧化时间30min,添加剂5mL。有机酸添加剂硫酸电解液阳极氧化过程的电压-时间曲线符合铝合金阳极氧化多孔型氧化膜的典型特征曲线。有机酸添加剂硫酸电解液氧化膜表面平滑、均匀、致密,其主要成分为非晶态A1203。柠檬酸酸性弱,有效的降低氧化膜溶解速度,硫酸-柠檬酸电解液得到的阳极氧化膜层厚且耐蚀性好,柠檬酸是较为有效的有机酸添加剂。(2)优化得到硬脂酸封孔工艺参数:纯硬脂酸,封孔时间45 min,封孔温度95 ℃。硬脂酸能充分封闭氧化膜微孔,封孔后试样表面较为平整均匀,封孔效果较好。不同封孔工艺对氧化膜耐蚀性的影响不同,封孔处理能够有效提高阳极氧化膜的耐蚀性,硬脂酸封孔具有高效性。(3)使用两种稳定剂抑制Sn2+水解,优化电解液成分配方,保持电解槽液稳定性。优化Al-12.7Si-0.7Mg合金单锡盐电解着色工艺得到最佳工艺参数为:交流电压12-25 V,电解着色温度20-25 ℃,着色时间10-15 min。合适的槽液温度、交流电压和着色时间,控制着色速率,抑制析氢反应,可获得香槟色、茶色、青铜色、黑色着色膜。(4)采用正交实验和单因素实验优化得到Al-12.7Si-0.7Mg合金锡镍混盐电解着色工艺参数,通过调节电解着色工艺条件,可得到颜色不同的着色膜,如茶色、古铜色、灰黑色或者黑色。锡镍混盐电解着色膜表面沉积金属锡粒子,未见镍粒子沉积。着色膜表面平整、致密均匀,与基体结合力较好,且耐蚀性好。(5)通过讨论Al-12.7Si-0.7Mg合金镍盐电解着色液组分对着色膜的影响,得到最佳镍盐电解着色液配方为:硫酸镍浓度为50-52 g·L-1,硫酸镁浓度为20-23 g·L-1,硫酸铵浓度为40-42 g·L-1,稳定剂Ⅲ浓度为8-8.5 g·-1,硼酸浓度为30-31 g·L-1。稳定剂Ⅲ的添加有效的保持电解槽液稳定性。调节电解着色工艺条件,镍盐电解着色可得到黑色系着色膜。镍盐电解着色膜表面均匀平整,着色膜有金属镍沉积,且以NiO的形式存在。电解着色后氧化膜微孔填充,表面粗糙度降低,耐蚀性提高。(6)随着镍盐电解着色液使用次数增加,电解槽液累积溶解的Al3+增多,由于Al3+水解生成Al(OH)3沉淀和H+,致使槽液的pH值减小。镍盐电解着色Ni2+还原沉积的较少,槽液Ni2+的浓度变化很小。提高槽液pH和及时分离槽液中的沉淀,可有效改善电解槽液的质量。