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铝合金微弧氧化的知识

文章出处:网责任编辑:作者:人气:878-发表时间:2014-09-01

铝合金微弧氧化技术目前仍存在一些不足之处,如工艺参数和配套设备的研究需进一步完善;氧化铝合金电压较常规铝阳极氧化铝合金电压高得多,操作时要做好安全保护措施;以及电解液温度上升较快,需配备较大容量的制冷和热交换设备。微弧氧化铝合金技术的内容和工艺流程, 铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理;微弧氧化铝合金;后处理三部分。其工艺流程如下:铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。微弧氧化电解液组成及工艺条件  

例1.电解液组成:K2SiO3 5~10g/L,Na2O2 4~6g/L,NaF 0.5~1g/L,CH3COONa 2~3g/L,Na3VO3 1~3g/L;溶液pH为11~13;温度为20~50℃;阴极材料为不锈钢板;电解方式为先将电压迅速上升至300V,并保持5~10s,然后将阳极氧化电压上升至450V,电解5~10min。例2两步电解法, 步:将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2(钾水玻璃)水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min;第二步:将经 步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。阴极材料为:不锈钢板;溶液温度为20~50℃。 

影响因素  

①合金材料及表面状态的影响:微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高,对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料,如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。对工件表面状态也要求不高,一般不需进行表面抛光处理。对于粗糙度较高的工件,经微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整;而对于粗糙度较低的工件,经微弧氧化后,表面粗糙度有所提高。  

②电解质溶液及其组分的影响:微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。不同的电解液成分及氧化工艺参数,所得膜层的性质也不同。微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液(如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等),其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。溶液的pH范围一般在9~13之间。根据膜层性质的需要,可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。在相同的微弧电解电压下,电解质浓度越大,成膜速度就越快,溶液温度上升越慢,反之,成膜速度较慢,溶液温度上升较快。  

③氧化电压及电流密度的影响:微弧氧化电压和电流密度的控制对获取合格膜层同样至关重要。不同的铝基材料和不同的氧化电解液,具有不同的微弧放电击穿电压(击穿电压:工件表面刚刚产生微弧放电的电解电压),微弧氧化电压一般控制在大于击穿电压几十至上百伏的条件进行。氧化电压不同,所形成的陶瓷膜性能、表面状态和膜厚不同,根据对膜层性能的要求和不同的工艺条件,微弧氧化电压可在200~600V范围内变化。微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行,控制电压进行微弧氧化时,电压值一般分段控制,即先在一定的阳极电压下使铝基表面形成一定厚度的绝缘氧化膜层;然后增加电压至一定值进行微弧氧化。当微弧氧化电压刚刚达到控制值时,通过的氧化电流一般都较大,可达10A/dm2左右,随着氧化时间的延长,陶瓷氧化膜不断形成与完善,氧化电流逐渐减小,最后小于1A/dm2。氧化电压的波形对膜层性能有一定影响,可采用直流、锯齿或方波等电压波形。采用控制电流法较控制电压法工艺操作上更为方便,控制电流法的电流密度一般为2~8A/dm2。控制电流氧化时,氧化电压开始上升较快,达到微弧放电时,电压上升缓慢,随着膜的形成,氧化电压又较快上升,最后维持在一较高的电解电压下。  

  ④温度与搅拌的影响:与常规的铝阳极氧化不同,微弧氧化电解液的温度允许范围较宽,可在10~90℃条件下进行。温度越高,工件与溶液界面的水气化越厉害,膜的形成速度越快,但其粗糙度也随之增加。同时温度越高,电解液蒸发也越快,所以微弧氧化电解液的温度一般控制在20~60℃范围。由于微弧氧化的大部分能量以热能的形式释放,其氧化液的温度上升较常规铝阳极氧化快,故微弧氧化过程须配备容量较大的热交换制冷系统以控制槽液温度。虽然微弧氧化过程工件表面有大量气体析出,对电解液有一定的搅拌作用,但为保证氧化温度和体系组分的均一,一般都配备机械装置或压缩空气对电解液进行搅拌。   

⑤微弧氧化时间的影响:微弧氧化时间一般控制在10~60min。氧化时间越长,膜的致密性越好,但其粗糙度也增加。  

⑥阴极材料:微弧氧化的阴极材料采用不溶性金属材料。由于微弧氧化电解液多为碱性液,故阴极材料可采用碳钢,不锈钢或镍。其方式可采用悬挂或以上述材料制作的电解槽作为阴极。 

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