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铝合金表面微弧氧化技术的成膜过程

返回列表 来源: 发布日期:2019-03-28

  微弧氧化是一种在金属表面原位生长陶瓷膜的表面处理技术,可大幅提高铝合金表面耐磨性及耐蚀性。本文阐述了铝合金微弧氧化技术的特点及应用概况,以及微弧氧化技术的发展趋势。
  微弧氧化技术又称微等离子体氧化、火花放电阳极氧化。它是将铝,镁,钛等有色金属及其合金,在适当的电参数条件下使其与电解液中的溶质发生反应,最终在金属表面生成了具有一定厚度的陶瓷膜。利用该技术在铝及其合金上生长一层Al2O3陶瓷膜,该陶瓷膜具有良好的耐磨、耐蚀性,而且可通过改变电参数和电解液等得到不同性能、不同颜色的陶瓷膜。
  微弧氧化过程中具有等离子体放电通道的高温高压及电解液温度低的特点,在此极限条件下的反应过程可赋予陶瓷膜层其它技术难以获得的优异的耐磨、耐腐蚀等性能,同时使铝合金基体的保持原有性能。液相中参与反应并形成陶瓷膜的粒子在电场力的作用下传输到基体附近的空间参与成膜,陶瓷膜层的厚度、组成、结构可以通过电源电参数和改变电解液组成进行控制,从而实现陶瓷膜层的设计与构造。微弧氧化过程一般可以分为以下四个阶段:
  普通阳极氧化阶段:在氧化初期,样品表面颜色变暗,形成一层较在电流密度恒定的条件下,电压迅速升高。该阶段形成的阻挡层是后续阶段产生火花放电的必要条件。
  微弧氧化阶段:随着电压的不断升高,在氧化膜层的相对薄弱的地方将会被击穿,在样品表面能够观察到火花放电现象。这些火花较小,但密度很大(约为105个/cm2),它在样品表面形成了大量的等离子微区。这些熔融物与电解液发生反应,并被溶液冷却形成Al2O3,从而使这一区域的膜相应地增厚。
  微弧氧化和弧放电共存阶段:该阶段样品表面开始出现较大的红色放电弧斑,它是由某些部位经过多次放电后,使得原来较小的放电通道彼此相连而形成较大的放电气孔。在这一阶段可以观察到电压缓慢下降。
  弧放电阶段至反应结束随着薄膜的增厚,红色放电弧斑逐渐减少,电压迅速上升。最终在样品表面形成具有内部致密层和外部疏松层的双层结构。

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