实验指导书-微弧氧化铝合金制备氧化铝涂层

实验微弧氧化镁合金制备陶瓷涂层
一、实验目的
微弧氧化是材料表面工程领域中应用非常广泛的一项技术，通过实验使学生加深对课堂教学内容的理解，培养学生思考问题解决问题和提高实际动手能力。

要求学生熟悉和掌握微弧氧化方法、工艺流程及设备的工作原理，使学生熟悉和掌握微弧氧化的方法及设备的使用。

二、实验内容
正确对氧化前的金属基材进行处理，熟悉微弧氧化的操作与运行，观察微弧氧化过程，分析参数对氧化过程及氧化层的影响。

三、实验要点
1、氧化前要对金属基材进行清洗。

一般在100℃以上烘干1小时左右；
2、调试程序时学生远离仪器，以免受伤；
3、微弧氧化过程中及完毕后要严格按照操作流程进行，并小心弧光辐射。

四、实验装置
1、交流微弧氧化装置一套
2、冷却系统（水冷机）一套
3、氧化试件若干
五、实验步骤
1、微弧氧化工艺流程
2、实验流程
选择实验材料：试验选用AZ31镁合金板；
确定氧化参数：
基体表面清洗：用丙酮或酒精清洗基体表面油污；然后使用砂纸（380/500/800/1000）进行表面打磨，以除去材料表面的氧化膜，然后在分别在丙酮溶液和去离子水中分别超声清洗 10 min ，自然干燥；
进样：
调试程序：
微弧氧化；
后处理：一般包括水洗和封闭处理等； 工件表面处理 表面水洗 表
面
去油 微弧氧化 喷后处理
纯水
洗
封闭
六、实验原理
1、等离子喷涂设备的工作原理
微弧氧化技术，是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。

（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，微弧氧化技术的突出特点是：
最高可达3000HV，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；（2）良好的耐磨损性能；（3）良好的耐热性及抗腐蚀性。

这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术有广阔的应用前景；（4）有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达100MΩ；（5）溶液为环保型，符合环保排放要求；（6）工艺稳定可靠，设备简单；(7)反应在常温下进行，操作方便，易于掌握；（8）基体原位生长陶瓷膜，结合牢固,陶瓷膜致密均匀。

2、等离子喷涂过程中最主要的工艺参数
主要工艺参数：
微弧氧化槽液：硅酸钠10 g/L，钨酸钠2 g/L，氢氧化钠2 g/L，丙三醇8 g/L。

微弧氧化主要针对铝、镁、钛、锆、铌、铊等阀金属（阀金属是指在电解液中起到电解阀门作用的金属）。

铝钛可选用同一种液体。

氧化液工作电压：600V；
电流密度：4A/dm2。

微弧氧化时间：3-30分钟，时间越长，膜层越致密，但粗糙度也增加。

液体酸碱度：碱性，pH通常为8—13
七、实验数据及处理
八、思考题
1、微弧氧化采用的基体可以是非金属吗？
2、微弧氧化氧化层与基体的结合是机械结合么？。