铝及铝合金的微弧氧化技术

1。技术内容及关键技术(1)微弧氧化技术的内容及工艺。铝及铝合金材料微弧氧化技术的内容主要包括铝基材料的预处理；微弧氧化；后处理三部分 工艺流程为:铝基工件→化学脱脂→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。 (二)微弧氧化电解液的组成及工艺条件1。电解液成分:K2SiO3 5 ~ 10g/L，Na2O24 ~ 6g/L，NaF 0.5 ~ 1g/L，CH3Coona 2 ~ 3g/L，na3vo 3 1 ~ 3g/L；溶液的pH值为11-13；温度为20-50 ℃;阴极由不锈钢板制成；电解法是将电压迅速升至300V并保持5 ~ 10 s，然后将阳极氧化电压升至450V，电解5 ~ 10 min。实施例2两步电解法，第一步:将铝基工件在200g/L K2O·nsio 2(钾水玻璃)水溶液中氧化5 min，阳极电流为1A/dm2；其次，将经第一步微弧氧化的铝基工件用水清洗，然后在70g/L的Na3P2O7水溶液中，在1A/dm2的阳极电流下氧化15min。阴极材料为不锈钢板；溶液的温度为20-20℃。 (3)影响因素①合金材料和表面状态的影响:微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜高硅的铸造铝合金，可以进行微弧氧化处理。 对工件的表面状态要求不高，一般不需要表面抛光。 对于粗糙度较高的工件，经过微弧氧化处理后，表面得到修复，变得更加均匀平整；对于低粗糙度的工件，微弧氧化后表面粗糙度有所提高。 ②电解液及其成分的影响:微弧氧化电解液是获得合格膜层的技术关键。 不同的电解液组成和氧化工艺参数，薄膜的性能不同。 微弧氧化电解液大多采用含有某些金属或非金属氧化物(如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等)的碱性盐溶液。)，它在溶液中的存在形式是胶体状态。 溶液的pH值范围通常在9和13之间 根据膜性能的要求，可以加入一些有机或无机盐作为辅助添加剂。 在相同的微弧电解电压下，电解液浓度越高，成膜速度越快，溶液温升越慢；反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。 ③氧化电压和电流密度的影响:微弧氧化电压和电流密度的控制对获得合格的膜层也很重要。 不同的铝基材料，不同的氧化电解液，微弧放电的击穿电压不同(击穿电压:工件表面刚刚产生的微弧放电的电解电压)，微弧氧化电压一般控制在比击穿电压高几十到几百伏。 氧化电压不同，陶瓷膜的性能、表面状态和膜厚也不同。根据薄膜性能的要求和不同的工艺条件，微弧氧化电压可以在200-600v之间变化。 微弧氧化可以通过控制电压法或电流法进行。控制电压进行微弧氧化时，电压值一般是分段控制的，即在一定的阳极电压下，在铝基表面形成一定厚度的绝缘氧化膜。然后将电压提高到一定值进行微弧氧化。 微弧氧化电压刚达到控制值时，氧化电流一般较大，可达10A/dm2左右。随着氧化时间的延长，陶瓷氧化膜不断形成和完善，氧化电流逐渐减小，最终小于1A/dm2。氧化电压的波形对薄膜的性能有一定的影响，可以采用DC、锯齿波或方波。 控制电流法比控制电压法更便于操作。控制电流法的电流密度一般为2 ~ 8 A/dm2。受控电流氧化时，氧化电压开始快速上升，达到微弧放电时，电压缓慢上升。随着膜的形成，氧化电压迅速上升，最终维持在较高的电解电压。 ④温度和搅拌的影响:与常规铝阳极氧化不同，微弧氧化电解液的温度允许范围很宽，可以在10 ~ 90℃进行 温度越高，在工件和溶液之间的界面上蒸发的水越多，膜形成得越快，但其粗糙度也增加。 同时，温度越高，电解液蒸发越快，所以微弧氧化电解液的温度一般控制在20 ~ 60℃范围内 由于微弧氧化的大部分能量以热能的形式释放，氧化溶液的温度比常规铝阳极氧化升温快，因此应配备大容量的换热制冷系统，以控制微弧氧化过程中的槽温。 虽然微弧氧化时工件表面析出大量气体，在一定程度上可以搅拌电解液，但为了保证氧化温度和系统成分的均匀性，一般会配备机械装置或压缩空气体来搅拌电解液。 ⑤微弧氧化时间的影响:微弧氧化时间一般控制在10 ~ 60 min。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是不溶性金属材料。 由于微弧氧化电解液多为碱性，阴极材料可以是碳钢、不锈钢或镍。 可采用上述材料制成的悬浮液或电解槽作为阴极。 ⑦膜的后处理:微弧氧化后的铝基工件可以不经后处理直接使用，氧化后的膜还可以进行封闭、电泳涂装、机械抛光等后处理，以进一步提高膜的性能。 (4)微弧氧化设备①微弧氧化电源设备是一种高压大电流输出的专用电源设备，输出电压范围一般为0 ~ 600V；输出电流容量取决于处理器的表面积|源|检|大部件，一般要求6 ~ 10a/dm2。电源应配有恒压恒流控制装置，输出波形可以是DC、方波、锯齿波等。这取决于工艺条件。 ②热交换和制冷设备 由于工件表面氧化电压高，微弧氧化时电解电流大，产生的热量大部分集中在膜层界面，影响成膜质量。因此，微弧氧化必须使用匹配的换热制冷设备及时冷却电解液，保证微弧氧化在设定的温度范围内进行。 通过循环对流冷却电解液，既能控制溶液的温度，又能达到搅拌电解液的目的。 (5)涂料的质量检验。目前，微弧氧化陶瓷膜的质量检验没有专门的标准，但可以采用铝的常规阳极氧化膜的性能检验标准。 2.优缺点及适用范围微弧氧化技术用于铝及其合金材料表面强化，工艺简单，占地面积小，处理能力强，生产效率高，适合大规模工业化生产。 微弧氧化电解液不含有毒物质和重金属元素，抗污染能力强，回收率高，因此对环境污染小，符合高质量清洁生产的需要，也符合我国可持续发展战略的需要。 铝基体表面的陶瓷涂层经微弧氧化处理后，硬度高(HV > 1200)，耐腐蚀性强(CASS盐雾试验> 480 h)，绝缘性好(膜电阻> 100 mω)，涂层与基体金属结合力强，耐磨性和抗热震性好。 微弧氧化技术具有很强的工艺处理能力，通过改变工艺参数可以获得不同特性的氧化膜，以满足不同用途的需要。也可以改变或调整电解液的组成，使薄膜具有一定的特性或呈现不同的颜色；也可以使用不同的电解液对同一工件进行多次微弧氧化处理，从而获得多种不同性能的陶瓷氧化膜。 微弧氧化技术具有上述优点和特点，因此在机械、汽车、国防、电子、航空航天空以及建筑和民用等工业领域具有极其广阔的应用前景。 主要可用于对耐磨、耐腐蚀、抗热震、高绝缘等性能有特殊要求的铝基零件的表面强化处理；同时也可用于建筑、民用行业对装饰、耐磨、耐腐蚀要求高的铝基材的面|源|检|大|处理；也可用于常规阳极氧化处理不了的特殊铝基合金材料的表面强化处理。 例如汽车及其他车辆的铝基活塞、活塞座、气缸等铝基部件；机械、化工行业的各种铝基模具，各种铝罐内壁，飞机制造的各种铝基零件，如仓库地面、滚轮、导轨等。以及民用行业的各种铝基五金制品和健身器材。 目前，微弧氧化技术还存在一些不足，如工艺参数和配套设备的研究有待进一步完善；氧化电压远高于常规铝阳极氧化，操作时应采取安全保护措施。以及电解质温度的快速上升，需要大容量的制冷和热交换设备。 律师回复