鋁合金外面 改性手藝 研究闡明

　　1、 媒介

　　經(jīng)常使用 的鋁合金輪廓改性手藝 有激光熔覆、陽極氧化、等離子微弧氧化等，有關(guān)這些方式 的研究均獲得 了較年夜 前進(jìn)。等離子微弧氧化是一種新型輪廓陶瓷化手藝 ，近些年 來，其相干 文章報(bào)導(dǎo) 較多，已成為鋁合金輪廓改性手藝 研究的熱門 ，具有廣漠的成長 前景。

　　2、 經(jīng)常使用 的鋁合金輪廓改性手藝

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　　激光熔覆手藝 是采取 高能激光束將金屬－陶瓷復(fù)合粉末熔于基材輪廓，獲得金屬陶瓷復(fù)合層的工藝。其工藝方式 有兩種：預(yù)置涂層法和同步送粉法。預(yù)置涂層法是先將粉末與粘接劑夾雜 后涂于基體輪廓，干燥落后 行激光加熱。同步送粉法是在激光照耀 到基體的同時(shí)側(cè)向送粉，粉末融化 而基體微熔，冷卻后獲得 熔覆層。兩者 方式 分歧 但結(jié)果 鄰近 ，即熔覆層平常與施加的合金粉末的化學(xué)成份 鄰近 ，熔覆層與基體之間為冶金連系 ，只有在界面連系 層的較窄規(guī)模內(nèi)，施加合金粉末才遭到 基體的稀釋。

　　激光熔覆是一個(gè)復(fù)雜的工藝進(jìn)程 ，工藝參數(shù)較多，可分成4類：1．激光系統(tǒng)自己 ，如光束模式、功率不亂 性等；2．基體，如基體材質(zhì)、輪廓狀況 等；3．涂層材料的特征 及涂置工藝；4．處置懲罰 前提 ，包羅光束年夜 小與外形 、功率年夜 小及掃描速度等[7]。對 鋁合金的激光熔覆，憑據(jù) 覆層種類和厚度，準(zhǔn)確 選擇激光參數(shù)很主要 。若是能量輸入不足，不但 得不到融化 優(yōu)越 、凝固致密的覆層，更得不到優(yōu)越 的冶金連系 層。若是輸入的能量密渡過 年夜 ，覆層又會因鋁合金基材過量 融化 稀釋，使機(jī)能 顯著惡化，并且 還增多了涂層的氣孔等缺點(diǎn) 。

　　激光熔覆金屬輪廓陶瓷層的長處 是：可以使陶瓷涂層和金屬基體到達(dá) 冶金連系 ，提高了陶瓷層和基體的連系 強(qiáng)度；消弭 陶瓷層中年夜 部份 孔洞和裂紋，提高了陶瓷層的致密度；釉化了陶瓷輪廓，年夜 年夜 提高了輪廓硬度，改良 了材料的耐磨機(jī)能 。不足的地方 是界面的稀釋度較年夜 ；界面上易構(gòu)成 脆性相和裂紋；在現(xiàn)實(shí) 利用中涂層的尺寸精度、對基體復(fù)雜外形 的允許 度、輪廓粗拙 度等問題未能很好地解決。

　?。ǘ╆枠O氧化

　　鋁合金陽極氧化方式 有硫酸陽極氧化法、草酸法、鉻酸法、磷酸法、有機(jī)酸法和夾雜 酸法等?，F(xiàn)有的陽極氧化工藝年夜 都采取 酸性電解液。憑據(jù) 電解液的種類分歧 ，可以獲得 反對 型氧化膜和多孔型氧化膜。在含有硼酸－硼酸鈉夾雜 水溶液的中性溶液（pH值為5－7）中和在酒石酸銨、檸檬酸、馬來酸、乙二醇等水溶液中進(jìn)行陽極氧化時(shí)，可獲得 反對 型的氧化膜。由于 這些水溶液消融 氧化物的能力較弱，所以在鋁合金輪廓構(gòu)成 致密的氧化薄膜。反對 型氧化膜的厚度取決于陽極氧化時(shí)的電壓，電壓越高，膜越厚。但陽極氧化電壓不克不及 無窮 升高，臨界值為500－700V。若是跨越 臨界值，鋁合金輪廓會發(fā)生火花放電而破損氧化膜的絕緣性。鋁合金在硫酸、鉻酸、磷酸、草酸等酸性溶液中陽極氧化時(shí)，可獲得 多孔質(zhì)型氧化膜。多孔質(zhì)型氧化膜也稱為復(fù)合氧化膜，是由兩層膜構(gòu)成 的，緊靠鋁基體的一層叫反對 層，外面的一層叫多孔質(zhì)層。多孔質(zhì)層的厚度取決于電解時(shí)候 。反對 型氧化膜與多孔型氧化膜比擬 力，分歧 點(diǎn)就是前者氧化膜的厚度不受電解時(shí)候 和電解液溫渡過 高的影響。

　　陽極氧化膜具有蜂窩狀布局，膜層的孔隙率經(jīng)常 由于電解液的消融 能力和膜層的發(fā)展 速度 分歧 而分歧 。氧化膜的硬度年夜 約在196－490Hv[13]，厚度通常是 幾個(gè)微米到幾十個(gè)微米。[陽極氧化膜組織布局受電解液類型、工藝參量及氧化前處置懲罰 等多種身分 決議。近些年 來對硫酸法氧化液中添加鹵化胺類－金屬（半金屬）鹵化物的絡(luò)合物?？商岣咪X合金輪廓氧化層的沉積速度，并可以使 用更高的陽極電流密度而不燒損氧化膜，所獲得 的氧化膜平均 致密，有更好的光澤性、耐磨性和抗侵蝕 性，且易于著色。鋁合金特別 是高硅鋁合金，由于硅組元偏析，氧化膜消融 速度年夜 及鋁制件邊角氧化膜易燒損等，很難構(gòu)成 優(yōu)良 氧化膜，今朝 人們實(shí)驗(yàn) 將木質(zhì)素、木質(zhì)素酸或其它鹽類加到酸性陽極氧化電解液中，可以提高氧化膜的厚度和硬度，鋁合金硬質(zhì)陽極氧化工藝，氧化膜厚度可達(dá)35－40μm。脈沖陽極氧化膜的最年夜 厚度可達(dá)100－200μm以上，硬度為450－650Hv，并且 氧化膜厚度的波動性較小，渙散 平均 。

　　陽極氧化不但 改良和提高了鋁合金輪廓機(jī)能 ，如耐磨性、耐蝕性、輪廓硬度等，并且 可以付與 輪廓各類 色彩 ，年夜 年夜 提高鋁合金的裝潢 性。但陽極氧化膜上有時(shí)會泛起 光彩 不均、黑黑點(diǎn)、燒蝕、輪廓粗拙 、流痕、膜厚不平均 和 剝落等缺點(diǎn) 。依照 外不雅 形態(tài)，可將陽極氧化輪廓缺點(diǎn) 分成三年夜 類：1．條紋（帶）狀缺點(diǎn) ；2．黑點(diǎn)狀缺點(diǎn) ；3．不平均 （不正常）輪廓[17]。這些缺點(diǎn) 的發(fā)生 與材質(zhì)、預(yù)處置懲罰 、陽極氧化、后處置懲罰 和 封孔、著色進(jìn)程 的工藝參數(shù)和操作有著親昵關(guān)系。

　　（三）等離子體微弧氧化

　　等離子體微弧氧化（PMAO）又稱微等離子體氧化（MPO）、陽極火花沉積（ASD）或火花放電陽極氧化（ANOF），這是一種直接在有色金屬輪廓原位發(fā)展 陶瓷層的新手藝 。它是近十幾年在陽極氧化根本上成長 起來的，但兩者在機(jī)理、工藝及膜層性質(zhì)上有很多 區(qū)分 。其道理 是：將Al、Mg、Ti等有色金屬或合金置于電解質(zhì)水溶液中，操縱電化學(xué)方式 在材料輪廓微孔中發(fā)生 火花放電黑點(diǎn)，在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)的配合 感化 下，生成陶瓷膜層的方式 。

　　由于等離子體弧光放電具有高密度能量，可以在基體與外來陶瓷膜層物料間構(gòu)成 氣相攪拌，使之充實(shí)夾雜 、回響反映 并燒結(jié)，經(jīng)由過程 公道 節(jié)制 沉積速度 、回響反映 速度及燒結(jié)能量，便可 在基體（陽極工件）輪廓上獲得具有較高硬度、膜層與基體連系 機(jī)能 優(yōu)越 的陶瓷化膜層；同時(shí)，由于介入 回響反映 并構(gòu)成 陶瓷相的物料離子在液體中遭到 電場力感化 可平均 傳輸?shù)交w四周 的空間，在膜層的平均 性、對基體外形 尺寸允許水平 等方面會有較好包管 。經(jīng)由過程 改變電解液成份及工藝參數(shù)，可以制備出分歧 化學(xué)成份配比、晶體布局類型及機(jī)能 的陶瓷膜層。膜層和基體直接在離子鍵的感化 下連系 在一路 ，等離子體弧光放電的高密度能量使基體輪廓微區(qū)內(nèi)構(gòu)成 熔融區(qū)，使膜層與基體之間構(gòu)成 微區(qū)冶金連系 ，提高了膜層與基體之間的連系 能力。

　　由于等離子體微弧氧化手藝 具有工藝簡單、處置懲罰 效力 高、工藝本錢 低、無污染等特點(diǎn)，所制得的陶瓷膜除具有一般布局陶瓷涂層的耐磨、耐蝕、耐高溫等優(yōu)良 特點(diǎn)外，還可以憑據(jù) 分歧 的機(jī)能 要求，制備出具有裝潢 、磁電屏障 、電絕緣等功能性膜層。是以 該手藝 已成為國際材料研究的熱門 之一，在航空、航天、建筑、紡織、電子工業(yè)等范疇 具有廣漠的利用前景。該手藝 的推行 利用必然 會鞭策 我國輪廓處置懲罰 行業(yè)、輕合金加工制造行業(yè)及相干 行業(yè)的手藝 前進(jìn)。

　　3、 結(jié)語及瞻望

　　跟著 時(shí)期 的前進(jìn)和成長 ，鋁合金在各行各業(yè)中的利用，稀奇是在航空、航天、建筑、化工、汽車、電子、通訊 等范疇 的利用日趨 普遍 ，用量比例也愈來愈 年夜 ，對鋁合金輪廓改性手藝 的要求也愈來愈 高，只有付與 其各類 優(yōu)良 輪廓功能特征 ，使鋁合金材料在使用中能承受加倍 卑劣 的工作前提 和情況 ，才能拓寬鋁合金的使用規(guī)模。

　　等離子體微弧氧化手藝 的推行 和利用必然 會鞭策 金屬輪廓處置懲罰 手藝 的前進(jìn)，具有廣漠的利用前景。