铝合金微弧氧化工艺的研究进展

作者:张颖;孙淑萍;刘婕 刊名:电镀与环保 上传者:霍瑞欣

【摘要】微弧氧化是改善铝合金表面性能的一项重要技术。综述了国内外铝合金微弧氧化技术的研究现状,阐述了电解液、添加剂、电流密度、电压和氧化时间等工艺参数对微弧氧化膜性能的影响,并展望了微弧氧化技术的应用前景。

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ZHANGYing1,2,SUNShu-ping1,2,LIUJie1,2(1.EnvironmentandChemicalEngineeringCollege,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China;2.KeyLaboratoryofMetastable&MaterialsScienceandTechnology,Qinhuangdao066004,China)0前言20世纪80年代后期,微弧氧化技术成为表面处理领域的一个研究热点,各国的研究人员对微弧氧化膜的制备工艺及其性能进行了大量的研究。微弧氧化膜的性能与工艺参数(如电压、电流密度、氧化时间、温度、电解液等)密切相关。本文概述了电解液、添加剂及电参数对微弧氧化膜性能的影响。1电解液对微弧氧化膜性能的影响1.1电解液体系牛犇等[1]分别在硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐体系中对铸造铝合金进行微弧氧化。研究表明:在硅酸盐体系下制得的微弧氧化膜的厚度最大;在磷酸盐体系下制得的微弧氧化膜的显微硬度最大;三种体系下制得的微弧氧化膜都比较光滑。1.2电解液的质量浓度徐俊等[2]研究了Na2SiO3体系电解液的质量浓度对微弧氧化膜性能的影响。结果表明:当Na2SiO3的质量浓度大于12g/L,KOH的质量浓度大于3g/L时,微弧氧化膜粗糙、疏松;当Na2SiO3的质量浓度小于6g/L时,成膜时间太长。杨建等[3]采用NaOH-Na2SiO3体系电解液,对A356铝合金进行微弧氧化。研究表明:随着NaOH的质量浓度的增加,微弧氧化膜的抗腐蚀时间先增加后减少;当NaOH的质量浓度为4g/L时,微弧氧化膜的耐蚀性最好。1.3添加剂按作用不同,添加剂一般可分为导电剂、钝化剂、稳定剂和改良剂。常见的添加剂有钨酸钠、硼酸、EDTA-2Na、铵盐、氢氟酸等。在硅酸盐体系下添加Na2WO4,当Na2WO4的质量浓度由2g/L增至6g/L时,微弧氧化膜的厚度由37.5m增至48.3m[4]。在硅酸盐体系下添加硼酸,当硼酸的质量浓度为1.5g/L时,微弧氧化膜的厚度达到21.0m[5]。在硅酸盐体系下添加Na2WO4,可以提高微弧氧化膜的显微硬度。当Na2WO4的质量浓度为10g/L时,微弧氧化膜的显微硬度可达9800MPa[6]。这是因为随着Na2WO4的质量浓度的增加,微弧氧化膜的孔隙越来越小,显微硬度越来越大。SiC作为一种添加剂也可以提高微弧氧化膜的显微硬度和耐磨性[7]。Na2WO4和铵盐均能使微弧氧化膜的孔隙变小,使微弧氧化膜变得光滑[8]。Na2WO4的存在增加了氧离子和铝离子的结合,在试样的缺陷处吸附,填补了孔隙,生成的微弧氧化膜结构致密、性能优良[9]。在电解液中添加铈、镧和SiC微粒,均可以提高微弧氧化膜的致密性和耐磨性[10]。在硅酸钠体系中添加Na2WO4,可以抑制疏松层的增厚,提高微弧氧化膜的耐磨性[11]。2工艺参数对微弧氧化膜性能的影响2.1电流密度刘俊超等[12]研究了电流密度对微弧氧化膜的厚度、粗糙度及成膜速率的影响。结果表明:电流密度应控制在10~15A/dm2范围内。随着电流密度的增大,微弧氧化膜的孔隙率明显上升,致密性下降。邵忠财等[13]的研究表明:随着电流密度的增大,陶瓷层及其致密层的增长速率均加快;当电流密度大于6.2A/dm2时,致密层的增长幅度明显减缓,增长速率不再随电流密度的增大而增大。微弧氧化膜的显微硬度与其相组成及致密性有关。段关文等[14]的研究表明:随着电流密度的增大,微弧氧化膜的显微硬度增大;当电流密度超过8A/dm2时,微弧氧

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