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发表于 2007-10-31 08:41:15
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来自： 中国湖南娄底
楼主说的是不是这个?9 L& ^. b+ r4 P2 j, c8 G4 ?) ?6 Q5 \
Z+ i3 B' u1 R( J5 I铝合金表面等离子微弧氧化处理技术0 A i: Q5 I+ E. i9 W& j
微弧氧化是在阳股氧化基础上发展起来的铝合金表面改性拄术。它使电化学生成的氧化膜经过微等离子体的高诅高压作用不着发生相和结构的变化，从而使无序结构的氧化膜变成含有一定a相和y相的氧化膜，不仅使氧化膜更加致密，而且能大大地提高氧化膜的硬度．6 Y6 |7 W$ d* y; s- A
# O4 B; |' Z/ K 改善铝合金表面的耐磨、耐蚀、耐压、绝缘及抗高温冲击特性，在纺织、机械，电子、医疗及民用工业中具有广阔的应用前景．特别适用于高速运转，要求耐磨的铝合金零部件的表面处理。
! ^# ^3 m# y. ]/ @$ h2 f6 L' l0 Q! r f" d1 Z; N% n! i. v1 . 微弧氧化现象及其特点$ K, b! r/ ?6 n( g) z: ^
0 t- G/ n: @& `" Y1 x+ c 在阳极氧化过程中，当样品上施加的电压超过一定范围时．铝合金表而的氧化膜就会被击穿。随着电压的增加，氧化膜表面会出现辉光放电．微弧和火花放电等现象。辉光放电形成的温度比较低，对氧化膜的结构影响不大；火花放电温度很高，可以边铝合金表面融化，发射出大量的离子，使火花放电区出现凹坑或麻点，对材料表面是一种破坏作用：只有微弧区的温度适中，既可以便氧化膜结构发生变化，又不造成材料表面的破坏，微弧氧化就是利用这个温度区对材料表面进行改性的。; `8 m" {; @3 [% Y* o( e' k8 M$ F- v8 x; _8 B/ L/ R$ J8 J1 s
微弧直径一般在几微米至几十微米，相应温度可达几千度甚至上万度，在样品表面停留时间很短，约为几至几十毫秒，在溶液中可以使周围的液体汽化，形成高温高压区。有人估计该区域的压强为20-50Mpa，在这个区域中，由于电场的作用可以产生大量的电子及正负离子。正是这个区域的特殊物理化学条件对材料表面有着特殊的物理化学作用。首先、高温高压特性使铝合金表面氧化膜发生相和结构的转变，从实验中明显可见原来呈无序结构的氧化膜己变成含有一定a相和Y相的AL2O3结构。图1是LY12铝合金材料经过微弧氧化处理后．用X衍射仪分析的AL2O3相结构。其中a图为AL2O3坩塌片的a相结构。B图为微弧氧化膜的X衍射谱。从图中看出，AL2O3坩埚片的a相结构，在微弧氧化膜中都存在，且a主线完全—致，在微弧氧化膜中除a相外还有y相AL2O3结构，以及溶液中与A1结合的硅酸盐结构即M相。当然这种变化不是在1次微弧时间内完成的，而是经历多次微弧氧化过程。其次，等离子体形成新的氧化条件，不但不会使原氧化膜溶解掉，还会生成新的氧化膜，使氧化层厚度增加。随着氧化层厚度的增加，该区域的微弧会自动消失。由于电场的作用，微弧会在其它氧化膜薄弱环节中出现，因此样品在等离子体微弧氧化过程中，表面上会有许许多多跳动着的微弧点。图2是样品表面等离子体微弧的光学照片。微弧氧化的另—个特点是产生渗透氧化，即氧离子可以渗透到铝基体中与铝结合。实验发现大约有70％的氧化层存在于铝合金的基体中，因此样品表面尺寸变动不大。由于渗透氧化，氧化层与基体之间存在着相当厚度的过渡区，使氧化膜与基体呈牢固的冶金结合，不易脱落.
9 Z$ F+ Z" x4 B l, A6 A5 X9 v2 R) e 在微弧氧化过程中,随着样品表面氧化层的不断增加,微弧亮度会逐渐变暗,最后消失.微弧消失后,氧化仍可进行，氧化层厚度还会不断增加，我们从实验中发现，最大氧化层厚度可达到200—300µm。
7 z8 C$ \! G5 |/ C( l7 S3 b9 G( p) j: F Q% d2 微弧氧化膜的基本性质! I& u1 S0 `5 }$ H1 j' j& V
. X8 W6 b7 u/ _: [2．1 微弧氧化膜的硬度及其分布0 x6 x0 l1 [$ N Q' B2 r* K& [5 W. [2 j- E
微弧氧化试验在自制的30 kW微弧氧化设备上完成。样品采用LYl2铝合金，加工成d 20 mmX 8mm 圆柱体，氧化液是自配的弱碱性溶液，氧化时间累积为12h，氧化膜厚度为160µm，样品横断面用400＃水砂纸和金刚砂磨抛至表面粗糙度Ra为0．32~0．63.用NEOPHOT光学显微镜测量横断面氧化膜的显微硬度，每隔十几微米测一硬度值，得到图3所示的微弧氧化膜剖面的硬度分布。! R5 m( U4 y3 U
- c& n% l, ~( J$ z# D由图可见，靠近基体50µm区内，硬度可达到1 500HV，最高可达2 000HV，比硬质阳极氧化生成氧化膜的硬度高4~5倍。随着离基体距离的加大，硬度逐渐降低，最后平稳地趋近1000HV.7 P( O; c$ E$ ~: u2 b& f
6 Q( e# q* | c- v2.2 微弧氧化膜的耐磨特性; U# p: R8 u& p9 _8 f" j- N( G
0 J# u# L1 b2 T f# C 微弧氧化膜的摩擦磨损试验在SRV微动摩擦磨损试验机上进行，采用球—盘摩擦副接触形式；碳化钨试球直径为10mm，其硬度在2 000HV以上，经微弧氧化处理的LYl2合金试盘作为下试样；摩擦磨损试验参数为载荷20N，振幅1．54mm，往复频率20。图4示出了LYl2合金表面微弧氧化膜与碳化钨试球对摩时的磨痕表面形貌和摩擦因数随试验时间的变化。表l列出了摩擦磨损试验结果。由图4和表1的结果可以看出，干摩擦下的初始摩擦因数较高，而达到稳定状态后摩擦因数约为0．48，体积磨损率约为6．60X10ֿ³mm³/N•m.从表1还可以看出，随着摩擦时间的延长，磨损质量损失反而显著减小，这是由于靠近基体的氧化膜更加致密，相应的硬度和密度更高，正如硬度分布测定结果所示
) T! q/ V$ ?* i7 {" a8 ^- J/ t( @( u9 |. K1 b: f 2．3 微弧氧化膜的耐蚀特性- S8 S0 ^# h3 ~" `
. x- k7 H# E7 e# G8 b, \ 微弧氧化膜的耐腐蚀试验是在航空材料研究院盐雾实验室进行。经过1 000h中性盐雾试验后，氧化膜表面未发现腐蚀坑，也未见任何腐蚀痕迹，表明微弧氧化膜具有优异的耐蚀性能。" \6 O3 ~ f3 ]8 r( k
6 p( G j; Q. `" R1 ~; L2.4 微弧氧化膜的其他特性* A" K# F8 y4 A* e. z# U& e0 h' D0 l$ M- O* l& I( K& U
在本文试验条件下于铝合金LY12或LC4表面得到的微弧氧化膜的厚度在10～300µm之间，孔隙度小于10％，经磨抛后表面粗糙度Ra为0.160~0.037，其耐热性能优良，经300 ℃水中淬火35次未见变化，经1 300℃热冲击5次未见脱落，且不会因温度的骤降而发生龟裂或脱落；其它特性如绝缘特性等列于表2。从表2可以看出，微弧氧化膜的绝缘性能很好，；我们采用2 500V摇表测得其绝缘电阻为10~500 MΩ(氧化膜厚度不同，绝缘电阻也不同)。与此同时，其电绝缘性和耐高温冲击性能亦较好。2 X+ M! m/ X) l' ^: ~
( E, | {7 P6 c( J 3 微弧氧化技术的工业应用前景4 j" t7 x; e- |
8 ^5 d: w2 L3 }$ _: d& V1 U+ {; J 微弧氧化技术是一项新型的铝合金表面改性技术。它把氧化铝的陶瓷性能与铝合金的金属性能结合起来，使材料具有更加广泛的物理化学特性以适应现代工业对材料提出的更高的要求。根据我们与全国上百家企业、研究所和高等院校合作的体会，微弧氧化技术在生产中确有很大的应用市场，可以取得较好的经济效益和社会效益。图5是微弧氧化技术在工业应用中的具体实例，有些应用已开始小批量生产。; _7 v% {) M2 i; i! o
+ R, ?* b8 X0 g% D1 O* ~# k 4 结论1 N# x* n/ v. O2 ~! U3 b8 K: W, l* J. ~
微弧氧化技术是铝合金材料表面改性的一项重要技术。通过微等离子体的高温高压作用，使所生成的微弧氧化膜具有膜层厚、硬度高、耐磨、耐蚀、耐压绝缘以及抗高温冲击等优异特性，在军事、航天航空、纺织、机械、汽车、石油、化工及医疗等工业部门有着广阔的应用 |
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