鋁合金微弧氧化

1、鋁合金微弧氧化技術(shù)一、微弧氧化的簡介一、微弧氧化的簡介二、鋁合金微弧氧化膜二、鋁合金微弧氧化膜三、微弧氧化電解液體系三、微弧氧化電解液體系四、影響因素四、影響因素五、與其他氧化方式對比五、與其他氧化方式對比六、應(yīng)用六、應(yīng)用一、微弧氧化的簡介1 1、概念、概念 微弧氧化又稱微等離子體氧化，是通過電解液與相應(yīng)電參數(shù)的結(jié)合，在鋁、鎂、鈦等閥金屬表面依靠弧光放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓作用，生長出以基體金屬氧化物為主的陶瓷膜層。 利用這種技術(shù)可在閥金屬及其合金表面生長具有不同性能的陶瓷膜，如耐磨、耐腐蝕、耐熱沖擊的保護(hù)膜以及具有催化作用、與生物相兼容或?qū)怏w敏感的功能陶瓷膜。 微弧氧化反應(yīng)裝置圖如下：1：電

2、源 2：調(diào)壓控制系統(tǒng) 3：試樣 4：攪拌器 5：冷卻系統(tǒng) 6：電解槽 7：陰極2 2、微弧氧化的特點(diǎn)、微弧氧化的特點(diǎn)大幅度提高材料的表面硬度，顯微硬度在1000-2000HV，最 高可達(dá)3000HV；良好的耐磨損性能；良好的耐熱性和耐蝕性；良好的絕緣性能，電阻可達(dá)100M；溶液為環(huán)保型，符合環(huán)保排放要求；工藝穩(wěn)定可靠，設(shè)備簡單；反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，操作方便，易于掌控；基體原位生長陶瓷膜，結(jié)合牢固，陶瓷膜致密均勻。微弧氧化過程：微弧氧化過程：第一階段：第一階段：陽極氧化階段。微弧氧化初期，金屬光澤逐漸消失，材料表面有氣泡產(chǎn)生，工件表面生成一層很薄且多孔的絕緣膜。第二階段：第二階段：火花放電階段。隨

3、著電壓升高氧化膜被擊穿，鋁合金表面出現(xiàn)移動的密集小火花。第三階段：第三階段：微弧放電階段。隨著電壓和膜層的增加，鋁合金表面的弧光逐漸變紅變多，隨著時(shí)間的延長，如保持恒壓弧光會逐漸減少直至消失。第四階段：第四階段：弧光放電階段。出現(xiàn)少數(shù)大的紅色斑點(diǎn)，且斑點(diǎn)不移動，停在某一固定位置連續(xù)放電，并伴有尖銳的爆鳴聲。此階段對膜層破壞較大，應(yīng)避免。3 3、工藝流程、工藝流程二、鋁合金微弧氧化膜1 1、膜層結(jié)構(gòu)特征、膜層結(jié)構(gòu)特征鋁合金微弧氧化膜表面形貌 許多殘留的放電氣孔，孔周圍有融化的痕跡，說明放電瞬間溫度確實(shí)很高。表面顯微3D照片 鋁合金微弧氧化膜具有致密層和疏松層兩層結(jié)構(gòu)，氧化膜與基體之間界面上無大的

4、孔洞，界面結(jié)合良好。鋁合金微弧氧化膜截面形貌 研究顯示，致密層中具有剛玉結(jié)構(gòu)，-Al2O3的體積分?jǐn)?shù)高達(dá)50%并與-Al2O3結(jié)合在一起，因而使沉積層具有很高的硬度。致密層的晶粒細(xì)小，硬度和絕緣電阻大；疏松層晶粒較粗大，并存在許多孔洞，孔洞周圍又有許多微裂紋向內(nèi)擴(kuò)展。2 2、膜層相組成、膜層相組成 鋁合金氧化膜結(jié)構(gòu)為-Al2O3、-Al2O3和一定量的復(fù)合燒結(jié)相。從外表面到膜內(nèi)部，-Al2O3體積分?jǐn)?shù)逐漸增加，-Al2O3相體積分?jǐn)?shù)逐漸減少。-Al2O3、-Al2O3的分布曲線三、微弧氧化電解液體系 酸性電解液： 濃硫酸作為電解液 磷酸鹽體系 +添加劑 硅酸鹽體系 （如吡啶鹽、含F(xiàn)-的鹽等）

5、堿性電解液（常用）：硅酸鈉+NaOH+KOH+添加劑一般通過磷酸或者氫氧化鈉來調(diào)節(jié)溶液PH。四、影響因素電流密度1)電流密度越大，氧化膜的生長速度越快，膜厚增加，但易出現(xiàn)燒損現(xiàn)象。 2)隨著電流密度的增加，擊穿電壓升高，氧化膜表面粗糙度也增加。 氧化時(shí)間1)隨著氧化時(shí)間的增加，氧化膜厚度增加，但有極限氧化膜厚度。 2)隨著氧化時(shí)間的增加，膜表面微孔密度降低，但粗糙度變大。氧化時(shí)間足夠長，當(dāng)溶解與沉積達(dá)動態(tài)平衡，對膜表面有一定平整作用，膜的表面粗糙度反而會減小。氧化電壓1)低壓生成的膜孔徑小、孔數(shù)多，高壓使膜孔徑大，孔數(shù)少，但成膜速度快。2)電壓過低，成膜速度小，膜層薄，顏色淺，硬度低。電壓過高

6、，易出現(xiàn)膜層局部擊穿，對膜耐蝕性不利。溶液溫度1)溫度低時(shí)，氧化膜的生長速度較快，膜致密，性能較佳，但溫度過低，氧化作用較弱，膜厚和硬度的數(shù)值都較低2)溫度過高，堿性電解液對氧化膜的溶解作用增強(qiáng)，致使膜厚與硬度顯著下降，且溶液易飛濺，膜層也易被局部燒焦或擊穿。 電源頻率1)高頻時(shí)，膜生長速率高。2)高頻下孔徑小且分布均勻，整個(gè)表面比較平整、致密。低頻下微孔孔隙大而深，且試樣極易被燒損。 占空比1）恒電壓方式下，增大占空比，氧化膜的生長速率增大，氧化膜表面逐漸變得粗糙；恒電流方式下，占空比對氧化膜的生長速率和表面質(zhì)量的影響不顯著。2）在高頻下，占空比越大，陶瓷層表面粗糙度越大；占空比越小，陶瓷層表面粗糙度越小。pH值 酸堿度過大或過小，溶