铝及铝合金的微弧氧化技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
铝及铝合金的微弧氧化技术
1．技术内容及技术关键
（1）微弧氧化技术的内容和工艺流程
铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微弧氧化；后处理三部分。其工艺流程如下：铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。
（2）微弧氧化电解液组成及工艺条件
例1.电解液组成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～
1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH为11～13；温度为20～50℃；阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V，并保持5～10s，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10min。例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化
5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L 的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。阴极材料为：不锈钢板；溶液温度为20～50℃。
（3）影响因素
①合金材料及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。对于粗糙度较高的工件，经
微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件，经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。
②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。溶液的pH范围一般在9～13之间。根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。
③氧化电压及电流密度的影响：微弧氧化电压和电流密度的控制对获取合格膜层同样至关重要。不同的铝基材料和不同的氧化电解液，具有不同的微弧放电击穿电压（击穿电压：工件表面刚刚产生微弧放电的电解电压），微弧氧化电压一般控制在大于击穿电压几十至上百伏的条件进行。氧化电压不同，所形成的陶瓷膜性能、表面状态和膜厚不同，根据对膜层性能的要求和不同的工艺条件，微弧氧化电压可在200～600V范围内变化。微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行，控制电压进行微弧氧化时，电压值一般分段控制，即先在一定的阳极电压下使铝基表面形成一定厚度的绝缘氧化膜层；然后增加电压至一定值进行微弧氧化。当微弧氧化电压刚刚达到控制值时，通过的氧化电流一般都较大，可达10A/dm2左右，随着氧化时间的延长，陶瓷氧化膜不断形成与完善，氧化电流
逐渐减小，最后小于1A/dm2。氧化电压的波形对膜层性能有一定影响，可采用直流、锯齿或方波等电压波形。采用控制电流法较控制电压法工艺操作上更为方便，控制电流法的电流密度一般为2～
8A/dm2。控制电流氧化时，氧化电压开始上升较快，达到微弧放电时，电压上升缓慢，随着膜的形成，氧化电压又较快上升，最后维持在一较高的电解电压下。
④温度与搅拌的影响：与常规的铝阳极氧化不同，微弧氧化电解液的温度允许范围较宽，可在10～90℃条件下进行。温度越高，工件与溶液界面的水气化越厉害，膜的形成速度越快，但其粗糙度也随之增加。同时温度越高，电解液蒸发也越快，所以微弧氧化电解液的温度一般控制在20～60℃范围。由于微弧氧化的大部分能量以热能的形式释放，其氧化液的温度上升较常规铝阳极氧化快，故微弧氧化过程须配备容量较大的热交换制冷系统以控制槽液温度。虽然微弧氧化过程工件表面有大量气体析出，对电解液有一定的搅拌作用，但为保证氧化温度和体系组分的均一，一般都配备机械装置或压缩空气对电解液进行搅拌。
⑤微弧氧化时间的影响：微弧氧化时间一般控制在10～60min。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采用不溶性金属材料。由于微弧氧化电解液多为碱性液，故阴极材料可采用碳钢，不锈钢或镍。其方式可采用悬挂或以上述材料制作的电解槽作为阴极。
（4）微弧氧化的设备
①微弧氧化电源设备是一种高压大电流输出的特殊电源设备，输出电压范围一般为0～600V；输出电流的容量视加工工件的表面积而定，一般要求6～10A/dm2。电源要设置恒电压和恒电流控制装置，输出波形视工艺条件可为直流、方波、锯齿波等波形。
②热交换和制冷设备。由于微弧氧化过程中工件表面具有较高的氧化电压并通过较大的电解电流，使产生的热量大部分集中于膜层界面处，而影响所形成膜层的质量，因此微弧氧化必须使用配套的热交换制冷设备，使电解液及时冷却，保证微弧氧化在设置的温度范围内进行。可将电解液采用循环对流冷却的方式进行，既能控制溶液温度，又达到了搅拌电解液的目的。
（5）膜层的质量检测
微弧氧化陶瓷膜层的质量检测目前无专门标准，可采用铝常规阳极氧化膜层性能的检测标准。
2．优缺点及使用范围
采用微弧氧化技术对铝及其合金材料进行表面强化处理，具有工艺过程简单，占地面积小，处理能力强，生产效率高，适用于大工业生产等优点。微弧氧化电解液不含有毒物质和重金属元素，电解液抗污染能力强和再生重复使用率高，因而对环境污染小，满足优质清洁生产的需要，也符合我国可持续发展战略的需要。微弧氧化处理后的铝基表面陶瓷膜层具有硬度高（HV＞1200），耐蚀性强（CASS盐雾试验＞480h），绝缘性好（膜阻＞100MΩ），膜层与基底金属结合力强，并具有很好的耐磨和耐热冲击等性能。微弧氧
化技术工艺处理能力强，可通过改变工艺参数获取具有不同特性的氧化膜层以满足不同目的的需要；也可通过改变或调节电解液的成分使膜层具有某种特性或呈现不同颜色；还可采用不同的电解液对同一工件进行多次微弧氧化处理，以获取具有多层不同性质的陶瓷氧化膜层。
由于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，航天航空及建筑民用等工业领域有着极其广泛的应用前景。主要可用于对耐磨、耐蚀、耐热冲击、高绝缘等性能有特殊要求的铝基零部件的表面强化处理；同时也可用于建筑和民用工业中对装饰性和耐磨耐蚀要求高的铝基材的表面处理；还可用于常规阳极氧化不能处理的特殊铝基合金材料的表面强化处理。例如，汽车等各车辆的铝基活塞，活塞座，汽缸及其他铝基零部件；机械、化工工业中的各种铝基模具，各种铝罐的内壁，飞机制造中的各种铝基零部件如货仓地板，滚棒，导轨等；以及民用工业中各种铝基五金产品，健身器材等。
微弧氧化技术目前仍存在一些不足之处，如工艺参数和配套设备的研究需进一步完善；氧化电压较常规铝阳极氧化电压高得多，操作时要做好安全保护措施；以及电解液温度上升较快，需配备较大容量的制冷和热交换设备。
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程(1) 铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳涂漆→固化→卸料包装→入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝丝,并打磨导电杆 3.1.3检查传送带及相关设备是否正常。 3.1.4核对随料单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材与型材间3公分左右，白料间距控制在型材与型材间2公分左右。
3.1.6选择合适的导电杆，在保证导电充分的前提下,导电斑痕最小。 3.2 装挂： 3.2.1装挂时应将型材均匀排布在导电杆有效区间、并上紧每一根料. 3.2.2装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。 3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副导杆时，优先选用截面小的副杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，上紧铝丝防止因料移动而引起大面积的擦伤。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。
铝及铝合金的微弧氧化技术 1.技术内容及技术关键 (1)微弧氧化技术的内容和工艺流程 铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微 弧氧化；后处理三部分。其工艺流程如下：铝基工件7化学除油7清洗7微弧氧化7清洗7后处理7成品检验。 (2)微弧氧化电解液组成及工艺条件 例1.电解液组成：K2SiO3 砂10g/L, Na2O2 4?6g/L, NaF 0.5? 1g/L, CH3COONa 23g/L, Na3VO3 1 ?3g/L;溶液pH 为11 ?13;温度为20?50 C;阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V,并保持5?10S,然后将阳极氧化电压上升至450V,电解5?10min。例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O?nSiO2 (钾水玻璃)水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min; 第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在 70g/L的 Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。阴极材料为：不锈钢 板；溶液温度为20?50 C o (3)影响因素 ①合金材料 及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、 高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。对于粗糙度较高的工件，经微弧氧化处理后表面得
到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件, 经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。 ②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。溶液的pH 范围一般在9?13之间。根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之， 成膜速度较慢，溶液温度上升较快。 ③氧化电压及电流密度的影响：微弧氧化电压和电流密度的控制 对获取合格膜层同样至关重要。不同的铝基材料和不同的氧化电解液，具有不同的微弧放电击穿电压（击穿电压：工件表面刚刚产生微弧放电的电解电压），微弧氧化电压一般控制在大于击穿电压几十至上百伏的条件进行。氧化电压不同，所形成的陶瓷膜性能、表面状态和膜厚不同，根据对膜层性能的要求和不同的工艺条件，微弧氧化电压可在200?600V范围内变化。微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行，控制电压进行微弧氧化时，电压值一般分段控制，即先在一定的阳极电压下使铝基表面形成一定厚度的绝缘氧化膜层；然后增加电压至一定值进行微弧氧化。当微弧氧化电压刚刚达到控制值时， 通过的氧化电流一般都较大，可达10A/dm2左右，随着氧化时间的延长，陶瓷氧化膜不断形成与完善，氧化电流逐渐减小，最后小于
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/957355683.html, 铝合金表面微弧氧化技术的应用及发展 作者：张彦涛 来源：《环球市场信息导报》2013年第06期 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。 铝合金微弧氧化过程 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。 铝合金微弧氧化技术特点 微弧氧化是在传统阳极氧化基础上发展而来的，但与阳极氧化相比较，具有其优越的特点：
为什么有些铝材可以阳极氧化着色有些铝材不可以阳极氧化着色？ 一、阳极氧化的原理 阳极氧化处理是利用电化学的方法，在适当的电解液中，以合金零件为阳极，不锈钢、铬、或导电性电解液本身为阴极，在一定电压电流等条件下，使阳极发生氧化，从而使工件表面获得阳极氧化膜的过程。按其电解液的种类及膜层性质可分为硫酸（可以着色）、铬酸、（不需着色）、混酸、硬质（不能着色）和瓷质阳极氧化；根据各种阳极氧化膜的染色性能，只有硫酸阳极氧化获得的氧化膜最适宜染色；其他如草酸、瓷质阳极氧化膜（微弧氧化）虽能上色，但干扰色严重；铬酸阳极氧化膜或硬质氧化膜均不能上色；综合所述，要达到阳极氧化上色的目的，仅有硫酸阳极氧化可行。 二、硫酸阳极氧化对铝合金材质的限制 1 、合金元素的存在会使氧化膜质量下降，同样条件下，在纯铝上获得的氧化膜最厚，硬度最高，抗蚀性最佳，均匀度最好。铝合金材料，要想获得好的氧化效果，要确保铝的含量，通常情况下，以不低于95%为佳。 2、在合金中，铜会使氧化膜泛红色，破坏电解液质量，增加氧化缺陷；硅会使氧化膜变灰，特别是当含量超过4.5%时, 影响更明显；铁因本身特点，在阳极氧化后会以黑色斑点的形式存在。 三、铝合金基础知识工业中使用的铝合金有两大类，即变形铝合金和铸造铝合金。 1、变形铝合金不同牌号的变形铝合金具有不同的成分、热处理工艺和相应的加工形态，因此它们分别具有不同的阳极氧化特性。按照铝合金系，从强度最低1xxx 系纯铝到强度最高7xxx 系铝锌镁合金。 1xxx 系铝合金又称“纯铝” , 一般不用于硬质阳极氧化。但在光亮阳极氧化和保护性阳极氧化具有很好的特性。 2xxx 系铝合金又称“铝铜镁合金”，由于合金中的Al-Cu 金属间化合物在阳极氧化时易溶解，因此难以生成致密的阳极氧化膜，在保护性阳极氧化时，其耐腐蚀性更差，因此此系列的铝合金不易阳极氧化。 3xxx 系铝合金又称“铝锰合金”，不会使阳极氧化膜的耐腐蚀性下降，但是由于Al-M n 金属间化合物质点，会使阳极氧化膜呈现灰色或灰褐色。 4xxx 系铝合金又称“铝硅合金”，由于此合金含有硅成分，会使阳极氧化膜呈灰色，硅含量越高，颜色越深。因此也不易阳极氧化。 5xxx 系铝合金又称“铝美合金”，是一种用途较广的铝合金系，耐蚀性也好，可焊性也好。此系列铝合金可以阳极氧化，如果镁含量偏高时，其光亮度不够。典型的铝合金牌号：5052。 6xxx 系铝合金又称“铝镁硅合金”，在工程应用尤为重要，主要用于挤压型材，此系列合金可以做阳极氧化，典型的牌号：6063，6463（主要适用于光亮阳极氧化）。强度高的
7075铝合金表面处理 1. 化学镀镍、渗氮、热扩渗都是传统的铝合金表面强化技术，能够改善材料的表面性能。研究化学镀镍加气体渗氮的复合方法处理7075铝合金表面的工艺和性能以及7075铝合金与Mg-Zn合金相互扩散过程。对带有镍层表面的7075铝合金进行气体渗氮，增大了铝合金的表面硬度,其硬度最高达700HV,是基体硬度的7-8倍。 2. 7075铝合金表面镀硬铬工艺。 3. 化学镀技术：在铝合金基体上制备Ni-Cu-P合金镀层、Ni-P/纳米金刚石或者Ni-Co-P/Si3N4化学复合镀层。 4. 铝合金复合涂层技术，研究硬质阳极氧化处理，发展具有减摩耐磨性能的自润滑铝合金复合涂层。将铝先进行硬质阳极氧化,然后采用热浸法引入聚四氟乙烯微粒至氧化膜膜孔及表面,通过真空精密热处理后形成复合涂层。 5. 复合电镀：利用复合电镀技术，在铝合金基体上电镀Ni／微米Al2O3／纳米Al2O3复合镀层。 6. 喷涂方法：在铝合金表面喷涂烧结型WC-17Co粉末，制备WC涂层,以提高铝合金基体的耐磨性。 7. 激光熔覆技术 用激光熔覆技术对铝合金表面进行改性，在铝合金表面激光熔覆制备各种性能的硅涂层。利用横流CO2高激光器，以铝合金为基材，在其表面预置硅粉后进行激光处理，研究熔覆工艺参数优化、组织形貌、热处理研究。 8. 低温常压化学气相沉积（APCVD）技术，在铝及其合金基底上制备硅氧化物陶瓷薄膜。沉积温度为400℃，有效提高铝及铝合金表面的耐磨性。 9. 强流脉冲电子束表面改性：高能电子束在很短的脉冲时间内将能量注入材料表面极薄的一层。利用Nadezhda-2型强流脉冲电子束装置研究了对6063铝合金化学镀的影响和YG8硬质合金的改性研究。 10. 铝合金表面镀渗复合改性处理工艺：利用闭合场非平衡磁控溅射预先在铝合金表面制备一层Ti膜，再进行脉冲等离子体渗氮处理，探索了铝合金表面镀渗复合改性处理工艺。复合改性后与未处理铝合金的磨损率相比,下降了64.7%。 11. 利用电弧离子镀在铝合金上镀制TiN膜以及Ti/TiN多层膜。 12. 对铝合金进行等离子体基离子注入(Plasma Based Ion Implantation，PBII)氮、碳及磁控溅射沉积Ti结合PBII氮、碳注入,在基体表面形成改性层,从而使铝合金表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性得到提高,延长铝合金塑料模具的使用寿命。 13. 微等离子体氧化技术：将铝合金置于电解液中通电，使其表面产生微等离子体放电，从而在铝合金表面原位生长一层陶瓷膜的表面处理技术。通过这种技术可在铝合金表面获得高硬度、高热抗、耐腐蚀性好、附着力高、色泽稳定的陶瓷膜层。 14. 铝合金微弧氧化陶瓷层：通过微弧氧化可获得硬质陶瓷层； 15. 铝合金硬质阳极氧化膜技术：研究常温下的硬质阳极氧化工艺，以硫酸为基础电解液，加入有机酸改性，采用恒流法直流叠加脉冲阳极氧化，在2024铝合金表面得到硬度350HV、膜厚50μm的氧化膜。 16. 利用电弧氮化法直接在铝及铝合金基体上制备氮化层。使用普通的钨极氩弧焊机，通入不同比例的氮气与氩气混合气体，在纯Al合金基体上，高温电弧使基体局部熔化，同时使氮气电离，与熔化的Al发生反应生成AlN，冷却后形成氮化层，提高抗磨料磨损和摩擦磨损性能。
铝材阳极氧化工艺技术特点、方法及发展现状分析 将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。例如铝阳极氧化，将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、铬酸、草酸等)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成氧化铝薄层，其厚度为5～20微米，硬质阳极氧化膜可达60～200微米。阳极氧化后的铝或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可达250～500千克／平方毫米，良好的耐热性，硬质阳极氧化膜熔点高达2 在现实工艺中，针对铝合金的阳极氧化，比较多，可以应用在日常生活中，以为这种工艺的特性，使铝件表面产生坚硬的保护层，可用于生产厨具等日用品。但铸造铝的阳极氧化效果不好，表面不光良，还只能是黑色。铝合金型材就要好一点。 近十年来，我国的铝氧化着色工艺技术发展较快，很多工厂已采用了新的工艺技术，并且在实际生产中积累了丰富的经验。已经成熟和正在发展的铝及其合金阳极氧化工艺方法很多，可以根据实际生产需要，从中选取合适的工艺。 在选取氧化工艺之前，应对铝或铝合金材质情况有所了解，因为，材料质量的优劣、所含成份的不同，是会直接影响到铝制品阳极氧化后的质量的。关于这一点，洪九德、范济同志已有专门论述(参看《电镀与涂饰》1982年第2期P.27)。比如，铝材表面如有气泡、划痕、起皮、粗糙等缺陷，经阳极氧化后，所有疵病依然会显露出来。而合金成份，对阳极氧化后的表面外观，也产生直接的影响。比如，含1～2%锰的铝合金，氧化后呈棕蓝色，随铝材中含锰量的增加，氧化后的表面色泽从棕蓝色到深棕色转化。含硅0.6～1.5%的铝合金，氧化后呈灰色，含硅3～6%时，呈白灰色。含锌的呈乳浊色，含铬的呈金黄至灰色的不均匀色调，含镍的呈淡黄色。一般而言，只有含镁和含钛量大于5%的铝含金，经氧化后可以得到无色透明且光亮、光洁的外观。
分析微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响 摘要：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。 关键词：微弧氧化；表面处理；铝合金拉伸；性能 铝合金本身存在一定的缺点，比如其硬度低、耐磨性差，所以要进行一定的 处理。微弧氧化技术的诞生，使得它克服了传统阳极氧化的不足，该技术可以控 制工艺过程，能够生成具有优异的耐磨和耐蚀性能的陶瓷薄膜，与其他技术相比 较有较高的硬度和绝缘电阻，并且大大提高了膜层的综合性能；此技术具有很多 的优点，比如工艺简单，操作简易，效率高、环保；开创了一个新的技术。但此 技术的应用会对铝合金表面的拉伸性能产生一定的影响，笔者在本文进行了探讨。 1.微弧氧化技术 1.1微弧氧化的基本原理 微弧氧化工艺的基础，是在阳极氧化工艺上慢慢摸索出来的。阳极需要进行 氧化，其在法拉第区进行，升高金属阳极的电位，这样会升高金属阳极的电流， 连续的升压，当升到一定的强度时，会进入电火花放电区，此时，会属阳极会出 现一些特殊的现象，比如铝合金表面会出现电晕、辉光及电火花放电现象，发生 微区放电现象。笔者本文通过对铝阳极为例，铝的阳极氧化膜的成份是A12O3、 Y-AI2O3和AIOOH。由于铝的氧化物在高温会出现一定的转化，如下：所以一般在进行微区高温高压等离子体放电的阶段，铝阳极氧化膜的转变过 程会出现晶化转变，比如Y—A1203和a—A1203，形成微弧陶瓷氧化膜，具有高 硬度及良好耐腐蚀性，一般情况下陶瓷氧化膜的显微硬度可以达到2000HV以上。继续升高电压，这时会进入弧光放电区，此时会出现阳极表面电流密度增大，并 伴有强烈的弧光放电现象。由于弧光放电时会产生强大的冲击力，所以微弧氧化 应避免弧光放电区。 1.2微弧氧化的特点 微弧氧化技术是近几十年发展起来的铝合金表面处理的新技术，目前微弧氧 化技术不是很成熟，还处于研究阶段，对其描述的资料较少。但铝合金微弧氧化 技术有其独特的优点： 1.2.1耐磨性能高 一般情况下，Al、Mg、Ti 合金，在进行微弧氧化后会产生Al2O3、MgO、 TiO2。陶瓷相的产物是具有很强的硬度，所以经微弧氧化的铝合金具有很高的硬度，最硬的硬度可达2500 HV，因此铝合金表面具有优越的耐磨强度，其耐磨性 大大高于传统工艺的膜层.其优良的耐磨性还与一些特殊的因素有关，比如润滑油 的自润滑特性有关。 1.2.2耐腐蚀性能高 一般在经微弧氧化后的陶瓷层会存在大量的喷射口，但是这些喷射口一般为 盲孔；与此同时陶瓷层具可分为三层结构，疏松层、致密层以及过渡层，这样的 分层结构能够为金属内部起到良好的保护作用，所以能够提高耐腐蚀性能。 1.2.3工序简单、生产效率高 微弧氧化技术一般处理工序简单，且生产速度快，一般情况下，要完成一个
铝及铝合金的钝化 深圳雷邦磷化液工程部编辑 摘要：铝及铝合金工件，无论是化学氧化或阳极氧化得到的氧化膜都是多孔的，易污染的，抗蚀性亦差，即令膜染色后亦应进行钝化戍封闭处理，以提高其耐蚀性。 一、铝及铝合金化学氧化后钝化 铝及铝合金工件化学氧化膜钝化处理见表1。 表1 铝及铝合金化学氧化后钝化液配方及工艺条件 铝及铝合金阳极氧化后钝化膜处理见表2 三、铝及铝合金氧化膜封闭处理 1. 热水封闭 (1)原理 氧化膜表面和孔壁的Al2O3在热水(温度大于80℃)中发生水合反应，生成水合氧化铝，令氧化膜体积膨胀(膨胀率33%～100%)，由于膜膨胀而使孔径变小最终封闭。反应式为: Al2O3 + H2O →2AlO(OH) →Al2O3 ·H2O 热水用蒸馏水或去离子水，不用自来水，因自来水易生水垢吸附于孔中令膜透明度下降。普通自来水中的Cl-、SO42+、PO43-、Cu2+均有封孔，因而有害。 (2)工艺 温度：95～100℃。 pH值：5. 5～6 (用乙酸调节)。 时间：10～30min。 2. 蒸汽封闭 (1)原理与热水封闭相同。 (2)特点封闭速度快，不受pH值影响，膜的耐蚀性高。在着色孔封闭时，染料损失比热水封闭时少。缺点是:压力容器费用高;大型工件封闭，不能连续操作，厚氧化膜处理时易破裂，成本较高。 (3)工艺
温度:100～110℃。 压力:0. 05～0. 1 MPa。 时间(按膜厚度计):4～5min/μm。 3金属盐封闭 将阳极氧化膜浸在金属盐溶液中进行封闭，称为金属盐封闭。所用金属盐有铁、钻、镍、辐、锌、铜、铝等醋酸盐，硝酸盐，硫酸盐。其封孔机理是:金属盐水溶液进人阳极氧化膜微细孔发生水解，产生氢氧化物沉淀，将孔封闭，目前常用有重铬酸盐封闭及水解盐封闭。 (1)重铬酸盐封闭 ①原理在重铬酸盐水溶液中，氧化吸附了重铬酸盐后发生化学反应，生成碱式铬酸铝[Al(OH)CrO4]和重铬酸铝[Al(OH)Cr2O7]，这些生成物填充进膜孔隙，从而起到封孔作用。 ②溶液配方及工艺条件见表3. a. 工件要求封闭处理前，工件一定要清洗干净，以免将酸带入封闭槽中。此外，应防止工件与槽接触，以免破坏氧化膜。 b. 二对封闭液中杂质进行限制当SO42+ > 0. 2g/L时，可加人适量铬酸钙(CaCrO4)沉淀过滤排除，否则会令封闭工件色变淡且发白;当SO42+ > 0.02g/L时，可添加硫酸铝钾[K2Al2(SO4)4.24H2O]0.1～0.15g/L，否则会令封闭工件发白，耐蚀性下降。当C l- > 1.5 g/L时，封闭液需稀释或更换，否则会对工件氧化膜产生腐蚀。 (2)水解盐类封闭 ①原理利用金属盐被氧化膜吸附后，发生水解作用，生成氢氧化物沉淀，填充在孔隙内，达到封闭目的。常用金属盐有Co、Ni盐类，反应式为： NiSO4 + 2H2O →Ni(OH)2↓+ H2SO4 封孔过程如下。 a. 水合过程产物(透明物)将孔封住。 b. 加水分解。在微孔中产生氢氧化物沉淀。 c. 这些沉淀物与染料分子发生化学反应，形成金属铬合物。 ②水解盐封闭溶液配方及工艺条件见表4。
铝与铝合金的氧化处理 铝及铝合金在大气中虽能自然形成一层氧化膜,但膜薄（40- 50A）而疏松多孔,为非晶态的、不均匀也不连续的膜层,不能作为可靠的防护一装饰性膜层.随着铝制品加工工业的不断发展,在工业上越来越广泛地采用阳极氧化或化学氧化的方法,在铝及铝合金制件表面生成一层氧化膜,以达到防护一装饰的目的. 经过化学或电化学抛光后的铝及铝合金制件,进行阳极氧化处理后,可得到光洁、光亮、透明度较高的氧化膜层,再经染色,可得到各种色彩鲜艳夺目的表面.如在某种特定的技术条件下加以氧化处理,在其表面还可形成仿釉膜层,从而使铝制品表面获得特殊的装饰效果.据不完全统计,我国目前铝和铝合金的装饰性氧化技术已发展到几十种之多,使我国铝制品加工工业的发展日新月异. 所以：铝合金氧化的作用是防护和装饰性. 一、\x09化学氧化： 经化学氧化处理获得的氧化膜,厚度一般为0.4um,质软、耐磨和抗蚀性能均低于阳极氧化膜.所以,除有特殊用途外,很少单独使用.但它有较好的吸附能力,在其表面再涂漆,可有效地提高铝制品的耐蚀性和装饰性. 铝及铝合金的化学氧化处理,按其溶液的性质,可分为碱性和酸性溶液氧化处理两类,按其膜层的性质则可分为氧化物膜层、磷酸盐膜层、铬酸盐膜以及铬酸～磷酸盐膜等. 二、阳极氧化： 经阳极氧化处理获得的氧化膜,厚度一般在5-20v m,硬质阳极氧化膜厚度可达60- 2500m.其膜层还具有似下特性： （1）硬度较高.纯铝氧化膜的硬度比铝合金氧化膜的硬度高.通常,它的硬度大小与铝的合金成份、阳极氧化时电解液的技术条件有关.阳极氧化膜不仅硬度较高,而且有较好的耐磨性.尤其是表面层多孔的氧化膜具有吸附润滑剂的能力,还可进一步改善表面的耐磨性能. (2)有较高的耐蚀性.这是由于阳极氧化膜有较高的化学稳定性.经测试,纯铝的阳极氧化膜比铝合金的阳极氧化膜耐蚀性好.这是由于合金成分夹杂或形成金属化合物不能被氧化或被溶解,而使氧化膜不连续或产生空隙,从而使氧化膜的耐蚀性大为降低.所以,一般经阳极氧化后所得的膜必须进行封闭处理,才能提高其耐蚀性能. (3)有较强的吸附能力.铝及铝合金的阳极氧化膜为多孔结构,具有很强的吸附能力,所以给孔内填充各种颜料、润滑剂、树脂等可进一步提高铝制品的防护、绝缘、耐磨和装饰性能. （4）有很好的绝缘性能.铝及铝合金的阳极氧化膜,已不具备金属的导电性质,而成为良好的绝缘材料. (5)绝热抗热性能强.这是因为阳极氧化膜的导热系数大大低于纯铝?阳极氧化膜可耐温1500℃左右,而纯铝只能耐660℃.好综上所述,铝和铝合金经化学氧化处理,特别是阳极氧化处理后,在其表面形成的氧化膜具有良好的防护一装饰等特性.因此,被广泛应用于航空、电气、电子、机械制造和轻工工业等方面.
铝合金微弧氧化（MAO） 1.微弧氧化概述 微弧氧化也称微等离子体表面陶瓷化技术,是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法，是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。 2.微弧氧化现象及其特点 在阳极氧化过程中，当铝合金上施加的电压超过一定范围时，铝合金表面的氧化膜就会被击穿。随着电压的继续不断升高，氧化膜的表面会出现辉光放电、微弧和火花放电等现象。表面辉光放电的温度比较低，对氧化膜的结构影响不大；火花放电温度，甚至可能使铝合金表面熔化，同时发射出大量的电子及离子，使火花放电区出现凹坑及麻点，这对材料表面是一种破坏作用；只有微弧去的温度适中，即可使氧化膜的结构发生变化，有不造成铝合金材料表面的破坏，微弧氧化就是利用这个温度区对材料表面进行改造处理的。 铝合金说施加的电压变化所产生的辉光、微弧和火花放电区域 在微弧氧化的过程下，原来生成的氧化膜不会脱落，只有表面一部分氧化膜可能会被粉化而沉淀在溶液中。铝合金表面可以继续氧化，随着外加电压的升高，或时间的延长，微弧氧化膜厚度不会继续增加，直至达到外加电压对应的最终厚度。在工艺过程中，随着微弧氧化膜厚度的增加，微弧的亮度会逐渐暗淡下去，直至最后消失。但是微弧消失后，只要微弧消失后，只要外加电压继续存在，氧化膜还好继续生长，从实际中发现，微弧氧化膜的最大厚度可以达到200~300μm。
微弧氧化与普通阳极氧化一样，也存在着表面氧化和氧离子渗透到基体内与铝离子氧化结合，俗称渗透氧化的过程。。实际发现有大约70%的氧化层存在于铝合金的基体中，因此样品表面的几何尺寸变动不大。由于渗透氧化，氧化层与基体之间存在着相当厚的过渡层，使氧化膜和基体呈闹牢固的冶金结合，不易脱落，这也是微弧氧化优于电镀和喷涂的地方。图9-5是微弧氧化的剖面结构图，由图9-5可以看出，微弧氧化膜有三层组成，靠近铝基体中氧化膜于基体结合的过渡层交界面为凹凸不平，互相咬合，说明氧化膜于基体结合牢固，不易脱落，氧化膜的表面是一层疏松的白色陶瓷粉末，很容易用砂纸磨去，氧化时间越长，这层疏松层会变厚，当除去这层疏松层以后，剩下的是硬度很高、质地致密的陶瓷氧化膜。图9-6表示铝合金的微弧氧化膜截面的显微硬度和孔隙率的剖面，其纵坐标（左）表示显微硬度（HV），纵坐标（右）表示孔隙率。图9-6中明确地表明显微硬度和孔隙率与氧化膜的深度密切关系。
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程
铝及铝合金阳极氧化着色工艺规程 1、主题内容与适用范围 本规程规定了铝及铝合金阳极氧化、着色、电泳生产的工艺和操作的技术要求及规范。 2、工艺流程（线路图） 基材→装挂→脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→电解着色→封孔→电泳 涂漆→固化→卸料包装→入库 3、装挂： 3.1装挂前的准备。 3.1.1检查导电梁、导电杆等导电部位能否充分导电、并定期打磨、清洗或修理。 3.1.2准备好导电用的铝丝,并打磨导电杆 3.1.3检查传送带及相关设备是否正常。 3.1.4核对随料单或生产任务单的型号、长度、支数、颜色、膜厚等要求是否与订单及实物相符。 3.1.5根据型材规格（外接圆尺寸、外表面积等）确定装挂的支数和间距、色料间距控制在型材与型材间3公分左右，白料间距控制在型材与型材间2公分左右。 3.1.6选择合适的导电杆，在保证导电充分的前提下,导电斑痕最小。 3.2装挂： 3.2.1装挂时应将型材均匀排布在导电杆有效区间、并上紧每一根料. 3.2.2装挂前应打磨净导电杆上的氧化膜，以防型材与挂具间的导电不良而影响氧化、着色或电泳。 3.2.3装挂时，严禁将型材全部装挂在挂具的下部或上部。 3.2.4装挂的型材必须保持一定的倾斜度（>5°）以利于电泳或着色时排气，减少斑点（气泡）。
3.2.5装挂时必须考虑型材装饰面和沟槽的朝向、防止色差、汽泡、麻点产生在装饰面上。 3.2.6易弯曲、变形的长型材，在型材的中间部位增加一支挂具或采用铝丝吊挂以防型材间碰擦或触碰槽内极板，而擦伤或烧伤型材表面。 3.2.7选用副导杆时，优先选用截面小的副杆，采用铝丝绑扎时，一定要间隔均匀，上紧铝丝防止因料移动而引起大面积的擦伤。 3.2.8截面大小、形状悬殊的型材严禁装挂在同一排上。 3.2.9装挂或搬运型材，必须戴好干净手套，轻拿轻放、爱护、防护好型材表面，严禁野蛮操作。 3.2.10装挂或搬运型材时必须加强自检和互检，不合格的型材严禁装挂，表面沾有油污或铝屑（毛刺）的型材必须采取适当的措施处理干净。 3.2.11剔除不合格型材后，必须按订单支数及时补足。 3.2.12装挂区的型材不宜存放太久，以防废气腐蚀型材表面。 3.2.13认真填写《装挂记录》和《氧化工艺流程卡》上装挂部分的记录，准确计算填写每挂氧化面积，随时核对订单，确保型号、支数、颜色不出差错。 3.2.14认真做好交接班手续和工作区的环境卫生。 4、氧化台生产前的准备工作： 4.1检查各工艺槽的液面高度，根据化验报告单调整各槽液浓度，确保槽液始终符合工艺要求，并经常清除槽液中的污物。 4.2检查行车、冷冻机、整流器、循环酸泵、水泵、转移车、固化炉等设备是否正常，如有异常应及时排除，严禁带病运行。 4.3检查纯水洗槽和自来水洗槽的PH（或电导率）和洁净度、不符合工艺要求的应及时更换或补水溢流。 4.4打开碱蚀、热纯水槽、封孔槽的蒸汽或冷却水，打开氧化槽、着色槽、电泳槽的循环冷却系统，确保槽液均匀、温度达到工艺要求。 4.5检查罗茨风机和抽、排风机，并在生产前开启。 4.6认真核对《氧化工艺流程卡》，明确生产要求，准备好比色用色板。 5、氧化台操作的通用要求：
铝及铝合金的微弧氧化技术 1．技术内容及技术关键 （1）微弧氧化技术的内容和工艺流程 铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微弧氧化；后处理三部分。其工艺流程如下：铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。 （2）微弧氧化电解液组成及工艺条件 例1.电解液组成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH为11～13；温度为20～50℃；阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V，并保持5～10s，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10min。例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。阴极材料为：不锈钢板；溶液温度为20～50℃。 （3）影响因素 ①合金材料及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。对于粗糙度较高的工件，经微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工
件，经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。 ②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。溶液的pH范围一般在9～13之间。根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。 ③氧化电压及电流密度的影响：微弧氧化电压和电流密度的控制对获取合格膜层同样至关重要。不同的铝基材料和不同的氧化电解液，具有不同的微弧放电击穿电压（击穿电压：工件表面刚刚产生微弧放电的电解电压），微弧氧化电压一般控制在大于击穿电压几十至上百伏的条件进行。氧化电压不同，所形成的陶瓷膜性能、表面状态和膜厚不同，根据对膜层性能的要求和不同的工艺条件，微弧氧化电压可在200～600V范围内变化。微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行，控制电压进行微弧氧化时，电压值一般分段控制，即先在一定的阳极电压下使铝基表面形成一定厚度的绝缘氧化膜层；然后增加电压至一定值进行微弧氧化。当微弧氧化电压刚刚达到控制值时，通过的氧化电流一般都较大，可达10A/dm2左右，随着氧化时间的延长，陶瓷氧化膜不断形成与完善，氧化电流逐渐减小，最后小于1A/dm2。氧化电压的波形对膜层性能有一定影响，可采用直流、锯齿
铝及铝合金的微弧氧化技术-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
铝及铝合金的微弧氧化技术 1．技术内容及技术关键 （1）微弧氧化技术的内容和工艺流程 铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微弧氧化；后处理三部分。其工艺流程如下：铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。 （2）微弧氧化电解液组成及工艺条件 例1.电解液组成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～ 1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH为11～13；温度为20～50℃；阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V，并保持5～10s，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10min。例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化 5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L 的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。阴极材料为：不锈钢板；溶液温度为20～50℃。 （3）影响因素 ①合金材料及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。对于粗糙度较高的工件，经
微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件，经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。 ②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。溶液的pH范围一般在9～13之间。根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。 ③氧化电压及电流密度的影响：微弧氧化电压和电流密度的控制对获取合格膜层同样至关重要。不同的铝基材料和不同的氧化电解液，具有不同的微弧放电击穿电压（击穿电压：工件表面刚刚产生微弧放电的电解电压），微弧氧化电压一般控制在大于击穿电压几十至上百伏的条件进行。氧化电压不同，所形成的陶瓷膜性能、表面状态和膜厚不同，根据对膜层性能的要求和不同的工艺条件，微弧氧化电压可在200～600V范围内变化。微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行，控制电压进行微弧氧化时，电压值一般分段控制，即先在一定的阳极电压下使铝基表面形成一定厚度的绝缘氧化膜层；然后增加电压至一定值进行微弧氧化。当微弧氧化电压刚刚达到控制值时，通过的氧化电流一般都较大，可达10A/dm2左右，随着氧化时间的延长，陶瓷氧化膜不断形成与完善，氧化电流
微弧氧化铝合金实验 一、实验目的：1.大概了解微弧氧化工艺的原理、操作步骤以及其对材料的强化方式。 2.通过实验与“材料性能学”的理论知识相结合。 二、实验原理： 微弧氧化又叫等离子阳极氧化，微弧氧化是从传统的阳极氧化过程中衍化来的，是在阳极氧化的过程中，对阳极施加高强度的电压，造成电流击穿阳极的过程，突破了传统的阳极氧化对电压，电流的限制。在击穿的过程中，会在金属形成的阳极氧化薄膜上发生弧光放电现象，从而形成放电通道，在微弧放电的过程中，会形成高温高压的条件，从而使金属表面生成优与原来的普通阳极氧化形成的氧化膜。微弧氧化就是将原来的普通阳极氧化的法拉第区引入到高压放电区域，克服原来普通阳极氧化对于难以快速生成的，低效率的缺陷，极大提高了膜层的综合性能。提高了基体与氧化层的结合力，结构致密，力学性能好，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。并且该工艺操作简单，不繁琐，不会产生对环境有污染的副产品，具有广阔的应用前景。 三、实验设备及材料： 试样及实验药品：30mm*25mm*2mm的LY12板材若干、微弧氧化溶液3份 实验设备：JHMAO-220/10A型便携式微弧氧化电源（图1）、超声波清洗机（图2）、TT260覆层测厚仪（图3）、HXD-1000TMC/LCD型显微硬度计、热镶嵌仪（图4）、MSD倒置金相显微镜及图像分析系统、烟雾腐蚀测量仪
图1JHMAO-220/10A型便携式微弧氧化电源图2超声波清洗机 图3TT260覆层测厚仪及其探头 图4热镶嵌仪 四、实验步骤： 1、工件前处理：除油除锈主要除去工件表面的各种油脂，这些油污包括植物油、动物油和矿物油。只有将这些油污彻底清除，才能达到工件的表面全部被水所润湿的目的。 2、抛光：使工件表面更加平整，微弧氧化膜层更加均匀。 3、超声波清洗机漂洗。 4、微弧氧化：（1）根据试验方案及实验条件，称取所需的电解质，在1000ml烧杯中用去 离子水溶解。
铝合金阳极氧化与表面处理技术第一章引论 1. 铝及铝合金的性能特点密度低；塑性好；易强化；导电好；耐腐蚀；易回收；可 焊接；易表面处理 2. 简述铝合金的腐蚀性及其腐蚀形态 1）腐蚀性：（1）酸性腐蚀：铝在不同的酸中有不同腐蚀行为，一般在氧化 性浓酸中生成钝化膜，具有很好的耐蚀性，而在稀酸中有“点腐 蚀”现象。局部腐蚀；（2）碱性腐蚀：铝在碱性溶液中的腐 蚀，碱能与氧化铝反应生成偏铝酸钠和水，然后再进一步与铝反应 生成偏铝酸钠和氢气。全面腐蚀；（3）中性腐蚀：在中性盐溶 液中，铝可以是钝态，也可能由于某些阳离子或者阳离子的作用发 生腐蚀。点腐蚀。 2）腐蚀形态：点腐蚀，电偶腐蚀，缝隙腐蚀，晶间腐蚀，丝状腐蚀和层状腐蚀等 点腐蚀：最常见的腐蚀形态，程度与介质和合金有关 电偶腐蚀：接触腐蚀，异（双）金属腐蚀，在电解质溶液中，当两种金属或合金相接触（电导通）时，电位较负的金属腐蚀被加速，而电位较正的金属 受到保护的腐蚀现象。 缝隙腐蚀：两个表面接触存在缝隙，该处充气溶解氧形成氧浓差原电池，使缝隙内产生腐蚀。 晶间腐蚀：与热处理不当有关，合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出，相对于晶粒是阳极，而构成腐蚀电池。 丝状腐蚀：丝状腐蚀是一种膜下腐蚀，呈蠕虫状在膜下发展，这种膜可以是漆膜，或者其他涂层，一般不发生在阳极氧化膜的下面。丝状腐蚀与合金成 分、涂层前预处理和环境因素有关，环境因素有适度、温度、氯化物； 层状腐蚀：剥层腐蚀，也叫剥蚀。 3. 铝合金表面处理技术包括哪几个方面？表面机械预处理（机械抛光或扫纹等） （2）化学预处理或化学处理（化学转化或化学镀等）（3）电化学处理（阳极氧化或电镀等）（4）物理处理（喷涂、搪瓷珐琅化及其物理表面技术改性）等。 搪瓷珐琅：将无机物的混合物熔融成不同熔点玻璃态物质。 4. 铝合金阳极氧化膜的特性有哪些？有：耐蚀性；硬度和耐磨性；装饰性；有机涂 层和电镀层附着性；电绝缘性；透明性；功能性 第二章铝的表面机械预处理 1. 预处理的目的：（1）提高良好的表观条件和表面精饰质量。（2）提高产品品 级。（3）减少焊接的影响。（4）产生装饰效果。（5）获得干净表面。 2. 磨光操作要求 （1）磨料种类和粒度的选择：根据工件材料的软硬程度、表面状况和质量要求等选用；表面越硬或越粗糙则用较硬及较粗的磨料。
7075系铝合金的国内外发展现状及趋势 摘要：Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是目前航空航天上的主要受力构件。本文就其热处理方式、强化机制进行概述；对其国内外发展现状进行介绍，并对其今后发展趋势大胆地展望。 关键词：7075 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金国内外发展现状 0 前言 铝作为地壳中储量最多的元素之一，约占地壳总质量的8.2wt%，由于铝在大气总比较活泼，其通常以氧化物的形式存在，而在Al2O3中提取Al通常采用的是电解法，提取比较困难，所以铝的发展历史迄今都不超过200年。当年，英国皇家学会为表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，不惜重金制作了一只铝杯，赠送给门捷列夫。当前随着航空航天技术飞速发展，铝合金及其复合材料因其比强度较高，优良的抗腐蚀能力，优异的成形性能在航空航天上得到广泛的应用。7075（Al-Zn-Mg-Cu）系超硬铝合金是上个世纪40年代末最早应用于飞机上的铝合金材料，之后，通过添加其它种类合金元素，改变其合金元素的含量以及改变其热处理工艺得到诸多性能优良的航空航天材料。别士强等人在Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中添加Ni进行研究，结果表明，0.25%的Ni含量在该合金中除中和铁生成 Al9FeNi 相外, 还生成了强化相Al 7Cu 4 Ni , 在时效过程中起沉淀硬化作用。 1 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金 Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是目前强度最高的一类铝合金，其强度500~700MPa， 在加上其优良的工艺性能，使得它成为航天航空工业上重要的结构材料。它是在Al—Zn—Mg 系合金的基础上发展起来的，属于可热处理强化铝合金，其屈强比高，比强度也很高，但塑性较低，耐蚀性相对于纯铝较差，疲劳强度也不高，通 常提高其耐蚀性采用包铝的方式。使用温度高于 120℃时会急剧软化，其中固溶 体分解，弥散相急剧长大。 其化学成分主要为： 化学成分/%,不大于其他杂质/%,不大 于
铝合金氧化
铝阳极氧化染黑色工作经验介绍 夹具的设计与制作 1.1夹具的特点 阳极氧化用的夹具与电镀用的挂具是截然不同的，若采用电镀用类似挂勾的挂具作阳极化夹具是不适宜的，因为阳极氧化时夹具与工件表面都会很快生成氧化膜，在此过程中夹具与工件稍有松动即会变更触点位置，阻碍电流流通，为此，必须采用具有弹性的夹具夹紧工件。只有这样才能使阳极氧化过程正常进行。 1.2夹具的结构形式 夹具结构以个体式为宜，若采用组装式的，则经几次使用后铆接或焊接处会因腐蚀而松动，阻碍阳极氧化过程中电流的正常流通。同时，夹具要有一定的横截面积。一定截面的夹具也就有足够的弹力和夹紧力，使工件与夹具保持良好的接触，保证所夹工件阳极氧化时所需电流正常流通。避免因接触不良产生热量而烧毁工件。 1.3夹具材料的选择 制作夹具以选择硬质铝材为好，硬质铝材弹性好，紧固耐用。 2工件的装夹 2.1给夹具清洗去膜 在阳极氧化过程中夹具也会产生氧化膜。为此，使用过的夹具再次使用之前一定要退除氧化膜。退膜可在铝的除油溶液中进行。也可将夹具与工件接触部位的氧化膜用锉刀锉去，此法对某些夹具来说还可延长夹具的使用寿命。 2.2装夹位置的选择 装夹工件的位置要选择得当，一般应装夹在工件的副面(即非装饰的部位)。否则工件与夹具的接触部位因被夹具遮盖而无法生成氧化膜，当然也就无法染上颜色，此处即会显现出明显的白色斑点，影响外观质量。此外，工件装夹后悬挂在溶液中的凹入部位会否产生窝气等问题也要予以考虑。 2.3防止工件装夹变形 夹具非同挂具，夹具有一定的弹性。装夹变形的工件时尤需注意，应避免用力过猛导致工件变形。 2.4防止装夹过松 当工件装夹过松时，夹具与工件之间的电流会时通时断，在这种情况下很可能把工件烧毁。 2.5逐一装夹需染色的阳极化件 有些单位对某些小件采用纱窗布包扎或用其它方法包扎后作阳极氧化处理。这种方法虽在一定场合下可节省工时和提高效率，但只可用于某些质量要求不高的本色阳极氧化，即使少量工件在相互遮盖处无法生成氧化膜，也不易被识别出来。但对于需要染黑色的工件，采用此种装夹方法显然是不可取的。必须逐一装夹，保证阳极氧化质量。 3阳极氧化工艺条件的控制 3.1溶液的温度与电压的关系 在额定的范围内溶液的温度越低，所需的电压应越高，因为溶液温度较低时氧化膜生成速度较缓慢，膜层较为致密，为获得一定厚度的氧化膜，阳极氧化过程需升高电压。当溶液的温度较高时，氧化膜的溶解速度加块，且生成的氧化膜是疏松的，此时降低电压能适当改善氧化膜的质量。 3.2阳极氧化溶液的温度与时间的关系 溶液的温度越低，所需的阳极氧化时间应越长。因为溶液温度较低时氧化膜的生成速度缓慢。溶液的温度升高时则氧化膜的生成速度加快。此时要缩短阳极氧化时间，否则由于氧化膜的外层电阻加大而导致膜层溶解，出现工件尺寸的改变、表面粗糙掉膜的现象。 以上措施只是在既无降温设备，又无加温装置的条件下采取的应急措施。 4染黑色溶液的配方与配制过程 4.1配方及工艺条件