1、铝合金微弧氧化技术姓名：学号：一、微弧氧化的简介一、微弧氧化的简介二、铝合金微弧氧化膜二、铝合金微弧氧化膜三、微弧氧化电解液体系三、微弧氧化电解液体系四、影响因素四、影响因素五、与其他氧化方式对比五、与其他氧化方式对比六、应用六、应用一、微弧氧化的简介1 1、概念、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。微弧氧化反应装置图如下
2、：1：电源 2：调压控制系统 3：试样 4：搅拌器 5：冷却系统 6：电解槽 7：阴极2 2、微弧氧化的特点、微弧氧化的特点大幅度提高材料的表面硬度，显微硬度在1000-2000HV，最 高可达3000HV；良好的耐磨损性能；良好的耐热性和耐蚀性；良好的绝缘性能，电阻可达100M；溶液为环保型，符合环保排放要求；工艺稳定可靠，设备简单；反应在常温下进行，操作方便，易于掌控；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：微弧氧化过程：第一阶段：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：第二阶段：火花放电
3、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：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：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。3 3、工艺流程、工艺流程二、铝合金微弧氧化膜1 1、膜层结构特征、膜层结构特征铝合金微弧氧化膜表面形貌 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。表面显微3D照片 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
4、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，-Al2O3的体积分数高达50%并与-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 2、膜层相组成、膜层相组成 铝合金氧化膜结构为-Al2O3、-Al2O3和一定量的复合烧结相。从外表面到膜内部，-Al2O3体积分数逐渐增加，-Al2O3相体积分数逐渐减少。-Al2O3、-Al2O3的分布曲线三、微弧氧化电解液体系 酸性电解液：硫酸作为电解液+添加剂 磷酸盐体系 硅酸盐体系 碱性电解液（常用）：硅酸钠
5、+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。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
6、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。电源频率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。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 谢谢！
