铝合金表面微弧氧化技术

介绍了一种新的金属材料表面陶瓷化处理技术－－微弧氧化，这种技术可在铝合金表达生成α－Ａｌ２Ｏ３相的陶瓷氧化层，厚度可２００μｍ以上，显微度高３０００ＨＶ以上，耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击、电绝缘等性能均优于阳极氧化层。本研究采用弱碱性电解质溶液和交流电进行微弧氧化，工艺简单，试剂用量少，可在常温下对较大面积的铝合金材料作表达陶瓷化处理，具有很高的推广应用价值。     

铝合金微弧氧化溶液体系的研究进展

添加剂按功能可分为导电剂、钝化剂、改良剂和稳定剂,分析了各种类型添加剂对铝合金微弧氧化制备陶瓷膜产生影响的规律性及作用机理。综述了电解液主要成分和添加剂对陶瓷膜制备工艺、形态和性能的影响规律,对当前铝合金微弧氧化技术涉及的常用电解液体系进行了总结,指出合理调配电解液并设计功能各异的陶瓷膜是微弧氧化领域的一个重要研究方向。     

微弧氧化技术在铝合金腐蚀防护中的应用研究与发展

随着轻型合金技术的发展,铝合金被广泛应用于船舶舰艇、装甲装备等领域,但随之带来的腐蚀问题不容小觑.资料显示,我国铝合金舰船的维修费用有近一半用于修复海水腐蚀损坏.铝合金微弧氧化是一种表面处理技术,兴起于上个世纪下半叶,通过在铝合金表面生成陶瓷层,能起到较好的防腐效果,同时对工件结构包容性大,在处理复杂零部件时有特殊优势.铝合金经微弧氧化处理,能在表面原位生成以α-Al2 O3和γ-Al2 O3为主要成分的陶瓷层,具有较高的硬度、耐腐蚀性和耐磨性;但由于微弧氧化发生时,会产生瞬时高温高压,击穿原有自然氧化膜,在表面形成放电通道,因此微弧氧化膜层有大量孔洞.为提高微弧氧化膜层综合性能,更好地发挥腐蚀防护作用,学者们对微弧氧化过程以及膜层质量进行了大量研究.影响其质量的因素大致可概括为四个方面:电解液、电参数、氧化时间和添加剂.一般来说,电解液和添加剂对铝合金微弧氧化膜层成分有直接影响,合理使用添加剂对改善膜层表面孔隙率有积极意义,尤其是纳米颗粒添加剂,发挥第二相弥散强化作用,能有效提高膜层强度和硬度;而电参数和氧化时间对成膜效率、膜层厚度以及相结构都有影响,各种因素相互关联制约,共同影响微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀效果和综合性能.以美国为代表的发达国家从上世纪七十年代起就开始在工业中使用铝合金微弧氧化技术,俄罗斯对微弧氧化的理论研究比较深入,处于国际领先地位.但是微弧氧化过程瞬间完成,同时涉及到化学、电化学、等离子体等反应,机理十分复杂,至今仍没有统一的模型能够完美解释整个过程.我国对铝合金微弧氧化技术的研究始于上世纪九十年代,在理论积累以及工程应用领域均取得了一定成果,尤其是在一些小型铝合金工件的微弧氧化技术上,工艺流程已较为成熟.本文归纳了铝合金微弧氧化膜层腐蚀防护机理,对影响铝合金微弧氧化膜层防腐性能的因素进行了梳理讨论,并对铝合金微弧氧化技术发展中的问题和前景进行了总结和展望,以期为研究人员的进一步研究提供参考.     

铝合金微弧氧化着色处理

研究了LY12铝合金微弧氧化陶瓷膜的着色技术,分析了各种参数对膜层色度的影响以及实验过程中所出现的问题以及解决方法,并通过用不同的电解液和添加剂而获得了色彩不同的膜层.     

铝合金微弧氧化溶液中添加剂成分的作用

在Na2SiO3—KOH电解液中，添加硼酸和稳定剂，进行铝合金微弧氧化。结果表明，硼酸有利于提高铝合金表面形成的氧化物陶瓷膜硬度，改善其表面光滑度。稳定剂可提高电解液的稳定性，延长其使用寿命。     

铝合金表面微弧氧化自润滑陶瓷覆层

采用微弧氧化 (等离子体增强电化学表面陶瓷化 )技术 ,通过调制电解液配方 ,在铝合金表面共生合成自润滑陶瓷覆层 ,降低摩擦系数 ,改善摩擦副的摩擦学性能。     

电解液参数对铝合金微弧氧化的影响

在氢氧化钠、铝酸钠、磷酸二氢钠体系电解液中用微弧氧化法制备铝氧化膜，并得到了电解液温度、浓度及氧化时间对铝氧化膜成膜的关系曲线。微弧氧化工艺处理后氧化膜的厚度可达80μm以上，显微硬度可达1560HV。用X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析，观察了氧化膜层相结合和表面形貌。通过耐腐蚀试验可知，由微弧氧化制备的氧化膜有很好的耐腐蚀性。     

铝合金微弧氧化工艺产业化研究

研究了影响铝合金微弧氧化产业化的各种因素,结果表明：硅酸钠有利于成膜,但含量不宜太高;添加剂A含量增加会减少膜厚,但可以使膜层表面孔径变细,光滑度增加,膜层耐磨性变好;高电流密度有利于膜的生成,但发热严重;防烧剂B能彻底解决了铝合金微弧氧化膜层在高温下的烧蚀问题;脉冲电流对防止膜层烧蚀有一定作用,但是会降低成膜速率。铝合金本身材质对成膜有较大影响,可溶性杂质含量偏高会推迟起弧时间,导致膜层舒松,耐磨性下降。优化后的工艺环保,能耗低,电解液使用寿命长,现已进行实际生产,得到的膜层耐磨性和耐蚀性均满足厂家要求。     

2024铝合金微弧氧化涂层的耐磨性能

为了提高2024铝合金的耐磨性,对其进行微弧氧化。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的微观组织结构和物相组成;采用高速往复摩擦磨损试验机对2024铝合金微弧氧化涂层在不同载荷下的磨损性能进行了研究,并采用白光三维形貌仪进行磨损形貌分析及磨损体积计算。结果表明:2024铝合金微弧氧化涂层是一种微孔结构,涂层相主要成分为α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3,且Al_2O_3具有高硬度、耐磨损的优良特性,有利于提高铝合金的耐磨损性能;微弧氧化涂层的摩擦系数随着载荷的增加而减小,而磨损量随载荷的增加而增加,磨损机理为磨粒磨损。     

铝合金表面微弧氧化耐磨润滑涂层

介绍了铝合金表面微弧氧化技术的工艺过程、反应机理和结构特征。对应用微弧氧化技术制备具有润滑性能的高硬度耐磨、防腐蚀氧化铝涂层及其应用进行了初步探讨。     

LY12铝合金微弧氧化膜的生长过程

为了进一步了解铝合金微弧氧化膜的生长状况、生长过程和机理,在硅酸盐体系中,采用恒流法对LY12铝合金分别进行了5,10,30,45,75,120 min的微弧氧化处理.采用扫描电镜和电化学阻抗谱对氧化膜进行了分析.结果表明:随着氧化时间的延长,氧化膜明显变得粗糙,膜内孔道被填补;随着膜层厚度的增加,反应后期氧化膜分为内外2层,表层疏松,内层致密;电化学阻抗谱由双容抗形转变为拉长的半圆弧,反应电阻增加,电化学过程由活化过程转变为扩散过程控制,氧化膜对基体的保护性能增强.     

铍铝合金微弧氧化膜的微观结构、成分及性能

目前国内尚未开展铍铝合金的微弧氧化技术研究。采用微弧氧化技术在粉末冶金铍铝合金材料表面原位生长出一层氧化膜;采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对氧化膜层的结构、形貌和成分组成进行表征分析。结果表明:氧化膜层平滑、致密,表面分布着Be、O、Al等元素。在微弧放电的高温下,氧化膜层的形成是各个反应过程的综合结果。所得氧化膜层的厚度均值为11.221μm,从氧化膜表层到基体方向,O、Si、P元素的含量有明显减少的趋势,而Al元素和Be元素含量的变化趋势则刚好相反。膜层有一定的结合强度、硬度和较小的表面粗糙度,并且能耐114 h的盐雾试验,击穿电压高于1 000 V。     

铝合金接触网零部件表面的微弧氧化处理

为探索更适合接触网铝合金零部件的表面处理技术,通过中性盐雾腐蚀、酸性全浸泡腐蚀试验以及极化曲线测量对比分析了铸造铝合金基体、阳极氧化膜层、微弧氧化膜层的耐蚀性。结果表明:处理后的铝合金耐腐蚀性得到了较大的提高,且微弧氧化膜比阳极氧化膜表现出了更加优异的耐腐蚀性能;微弧氧化膜层致密且孔隙率低的显微结构是其表现出好的耐腐蚀性的主要原因。     

电流密度对铝合金微弧氧化膜的生长及结合力的影响

为了进一步探讨微弧氧化主要参数电流密度对铝合金微弧氧化膜的影响机理,先用微弧氧化技术在LY12硬铝合金上获得陶瓷层,然后考察电流密度对陶瓷膜厚度及其与基体结合强度的影响,再利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)分析了氧化膜的形貌和组织结构,通过划痕试验和冲击试验研究了氧化膜与基体的结合力.结果表明,随着电流密度的增大,陶瓷氧化膜及其致密层的增长速度均加快,但有一个极限值,氧化膜的临界载荷降低,致密层所占比例也逐渐降低.XPS谱图证明,微弧氧化膜表面疏松层主要由γ-Al2O3,α-Al2O3和Al-Si-O相组成,致密层由α-Al2O3和γ-Al2O3组成.铝合金表面生成氧化膜后,随着膜厚度的增加,冲击韧性逐渐减低,基体断裂后,氧化膜没有发生剥落,表面出现大量微裂纹.     

镁合金无铬微弧氧化新工艺

利用正交试验对MB2镁合金无铬、磷、镁微弧氧化成膜工艺进行了研究,同时利用表面分析技术,分析了氧化膜层的显微硬度、截面形貌和相结构,采用动电位扫描法考察了氧化膜的耐腐蚀性能.研究的最佳工艺条件为:30 g/L KOH,45g/L Al(OH)3,2 g/L K2SiO3,2g/L添加剂M,电流密度65 mA/cm2,温度45℃.该微弧氧化新工艺能在镁合金上形成银灰色的氧化膜层,其显微硬度值及耐腐蚀性远优于传统含铬工艺DOW17所形成的膜层;微弧氧化膜主要由MgO,MgAl2O4,Al2O3组成,具有多孔结构,孔径较为均匀,分为内外两层,外层为疏松层,内层为与基体结合牢固的致密层;在成膜过程中,电解液的铝盐浓度和微弧氧化电流密度是影响性能的主要因素.     

LY12铝合金微弧氧化陶瓷层的电化学腐蚀行为

为了系统了解微弧氧化电参数对铝合金微弧氧化膜耐蚀性的影响,采用自制的设备以恒流法在硅酸盐系电解液中对LY12铝合金进行微弧氧化处理.研究了频率、占空比、时间等参数对铝合金微弧氧化陶瓷层电化学腐蚀行为的影响.用扫描电镜(SEM)和电化学工作站等手段,分析了不同能量参数制备的陶瓷层的微观结构及耐蚀性.结果表明:随着频率增加...     

反向占空比对铝合金微弧氧化膜组织结构和耐蚀性能的影响

反向占空比对微弧氧化膜组织结构和性能的影响很大。恒流条件下用不同反向占空比(10%～80%)对7075铝合金进行微弧氧化,研究了反向占空比对膜层厚度、粗糙度、致密层比例、耐蚀性、形貌的影响,并分析了膜层的相结构。结果表明:当反向占空比达到50%时膜层综合性能最佳,膜层最厚(83.4μm),粗糙度2.47μm,致密层比例最大,耐点滴时间最长,盐雾腐蚀1200 h仍未发生腐蚀;微弧氧化膜中有许多不均匀的"火山"喷发状孔洞,主要物相为γ-Al2O3。