铝合金微弧氧化

1)高频时，膜生长速率高。 2)高频下孔径小且分布均匀，整个表面比较平整、致密。低 频下微孔孔隙大而深，且试样极易被烧损。 ☆占空比 1）恒电压方式下，增大占空比，氧化膜的生长速率增大，氧 化膜表面逐渐变得粗糙；恒电流方式下，占空比对氧化膜的 生长速率和表面质量的影响不显著。 2）在高频下，占空比越大，陶瓷层表面粗糙度越大；占空 比越小，陶瓷层表面粗糙度越小。
☆氧化电压 1)低压生成的膜孔径小、孔数多，高压使膜孔径大，孔数少， 但成膜速度快。 2)电压过低，成膜速度小，膜层薄，颜色浅，硬度低。电压 过高，易出现膜层局部击穿，对膜耐蚀性不利。 ☆溶液温度 1)温度低时，氧化膜的生长速度较快，膜致密，性能较佳， 但温度过低，氧化作用较弱，膜厚和硬度的数值都较低 2)温度过高，碱性电解液对氧化膜的溶解作用增强，致使膜 厚与硬度显著下降，且溶液易飞溅，膜层也易被局部烧焦 或击穿。
微弧氧化反应装置图如下：
1：电源 2：调压控制系统 5：冷却系统 6：电解槽
3：试样 7：阴极
4：搅拌器
2、微弧氧化的特点 ❶大幅度提高材料的表面硬度，显微硬度在1000-2000HV，最 高可达3000HV； ❷良好的耐磨损性能； ❸良好的耐热性和耐蚀性； ❹良好的绝缘性能，电阻可达100MΩ； ❺溶液为环保型，符合环保排放要求；
☆pH值
酸碱度过大或过小，溶解速度加快，氧化膜生长速度都会 减慢。 ☆溶液浓度 溶液浓度对膜的成膜速率、表面颜色、粗糙度都有影响。 ☆溶液电导率 溶液电导率影响微弧氧化膜的生长速度和致密度。
五、与其他氧化方式对比
六、应用
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3、工艺流程
二、铝合金微弧氧化膜
1、膜层结构特征
铝合金微弧氧化膜表面形貌
表面显微3D照片
许多残留的放电气孔，孔周围有融化 的痕迹，说明放电瞬间温度确实很高。
铝合金微弧氧化膜具有致密 层和疏松层两层结构，氧化膜与 基体之间界面上无大的孔洞，界 面结合良好。
铝合金微弧氧化膜截面形貌
研究显示，致密层中具有刚玉结构，α-Al2O3的体积分数高达 50%并与γ-Al2O3结合在一起，因而使沉积层具有很高的硬度。致 密层的晶粒细小，硬度和绝缘电阻大；疏松层晶粒较粗大，并存 在许多孔洞，孔洞周围又有许多微裂纹向内扩展。
2、膜层相组成
铝合金氧化膜结构为α-Al2O3、γ-Al2O3和一定量的复合 烧结相。从外表面到膜内部，α-Al2O3体积分数逐渐增加， γ-Al2O3相体积分数逐渐减少。
α-Al2O3、γ-Al2O3的分布曲线
三、微弧氧化电解液体系
酸性电解液： 浓硫酸作为电解液
磷酸盐体系
硅酸盐体系
+添加剂
（如吡啶盐、含 F-的盐等）
❻工艺稳定可靠，设备简单；
❼反应在常温下进行，操作方便，易于掌控； ❽基体原位生长陶瓷膜，结合牢固，陶瓷膜致密均匀。
微弧氧化过程：
第一阶段：阳极氧化阶段。微弧氧化初期，金属光泽逐渐消 失，材料表面有气泡产生，工件表面生成一层很薄且多孔的 绝缘膜。 第二阶段：火花放电阶段。随着电压升高氧化膜被击穿，铝 合金表面出现移动的密集小火花。 第三阶段：微弧放电阶段。随着电压和膜层的增加，铝合金 表面的弧光逐渐变红变多，随着时间的延长，如保持恒压弧 光会逐渐减少直至消失。 第四阶段：弧光放电阶段。出现少数大的红色斑点，且斑点 不移动，停在某一固定位置连续放电，并伴有尖锐的爆鸣声。 此阶段对膜层破坏较大，应避免。
铝合金微弧氧化技术
一、微弧氧化的简介
二、铝合金微弧氧化膜
三、微弧氧化电解液体系 四、影响因素
五、与其他氧化方式对比
六、应用
一、微弧氧化的简介
1、概念
微弧氧化又称微等离子体氧化，是通过电解液与相应电 参数的结合，在铝、镁、钛等阀金属表面依靠弧光放电产生 的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷 膜层。 利用这种技术可在阀金属及其合金表面生长具有不同性 能的陶瓷膜，如耐磨、耐腐蚀、耐热冲击的保护膜以及具有 催化作用、与生物相兼容或对气体敏感的功能陶瓷膜。
碱性电解液（常用）：硅酸钠+NaOH+KOH+添加剂
一般通过磷酸或者氢氧化钠来调节溶液PH。
四、影响因素
☆电流密度 1)电流密度越大，氧化膜的生长速度越快，膜厚增加，但易 出现烧损现象。 2)随着电流密度的增加，击穿电压升高，氧化膜表面粗糙度 也增加。
☆氧化时间 1)随着氧化时间的增加，氧化膜厚度增加，但有极限氧化膜 厚度。 2)随着氧化时间的增加，膜表面微孔密度降低，但粗糙度变 大。氧化时间足够长，当溶解与沉积达动态平衡，对膜表面 有一定平整作用，膜的表面粗糙度反而会减小。