鋁及鋁合金 的微弧氧化技術

　　1．技術內容及技術關鍵

　（1）微弧氧化技術的內容和工藝流程

　　鋁及鋁合金材料的微弧氧化技術內容主要包括鋁基材料的前處理；微弧氧化；后處理三部分。其工藝流程如下：鋁基工件→化學除油→清洗→微弧氧化→清洗→后處理→成品檢驗。


（2）微弧氧化電解液組成及工藝條件

　 例1.電解液組成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH為11～13；溫度為20～50℃；陰極材料為不銹鋼板；電解方式為先將電壓迅速上升至300V，并保持5～10s，然后將陽極氧化電壓上升至450V，電解5～10min。例2兩步電解法，第一步：將鋁基工件在200g/L的K2O·nSiO2（鉀水玻璃）水溶液中以1A/dm2的陽極電流氧化5min；第二步：將經第一步微弧氧化后的鋁基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的陽極電流氧化15min。陰極材料為：不銹鋼板；溶液溫度為20～50℃。


　（3）影響因素

　　①合金材料及表面狀態的影響：微弧氧化技術對鋁基工件的合金成分要求不高，對一些普通陽極氧化難以處理的鋁合金材料，如含銅、高硅鑄鋁合金的均可進行微弧氧化處理。對工件表面狀態也要求不高，一般不需進行表面拋光處理。對于粗糙度較高的工件，經微弧氧化處理后表面得到修復變得更均勻平整；而對于粗糙度較低的工件，經微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。


　　②電解質溶液及其組分的影響：微弧氧化電解液是獲到合格膜層的技術關鍵。不同的電解液成分及氧化工藝參數，所得膜層的性質也不同。微弧氧化電解液多采用含有一定金屬或非金屬氧化物堿性鹽溶液（如硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等），其在溶液中的存在形式最好是膠體狀態。溶液的pH范圍一般在9～13之間。根據膜層性質的需要，可添加一些有機或無機鹽類作為輔助添加劑。在相同的微弧電解電壓下，電解質濃度越大，成膜速度就越快，溶液溫度上升越慢，反之，成膜速度較慢，溶液溫度上升較快。


　　③氧化電壓及電流密度的影響：微弧氧化電壓和電流密度的控制對獲取合格膜層同樣至關重要。不同的鋁基材料和不同的氧化電解液，具有不同的微弧放電擊穿電壓（擊穿電壓：工件表面剛剛產生微弧放電的電解電壓），微弧氧化電壓一般控制在大于擊穿電壓幾十至上百伏的條件進行。氧化電壓不同，所形成的陶瓷膜性能、表面狀態和膜厚不同，根據對膜層性能的要求和不同的工藝條件，微弧氧化電壓可在200～600V范圍內變化。微弧氧化可采用控制電壓法或控制電流法進行，控制電壓進行微弧氧化時，電壓值一般分段控制，即先在一定的陽極電壓下使鋁基表面形成一定厚度的絕緣氧化膜層；然后增加電壓至一定值進行微弧氧化。當微弧氧化電壓剛剛達到控制值時，通過的氧化電流一般都較大，可達10A/dm2左右，隨著氧化時間的延長，陶瓷氧化膜不斷形成與完善，氧化電流逐漸減小，最后小于1A/dm2。氧化電壓的波形對膜層性能有一定影響，可采用直流、鋸齒或方波等電壓波形。采用控制電流法較控制電壓法工藝操作上更為方便，控制電流法的電流密度一般為2～8A/dm2。控制電流氧化時，氧化電壓開始上升較快，達到微弧放電時，電壓上升緩慢，隨著膜的形成，氧化電壓又較快上升，最后維持在一較高的電解電壓下。

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