改善铸造铝合金表面耐腐蚀性能的技术
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再生铝合金铸造工艺中的热处理与表面改性技术在现代工业制造中,铝合金是一种广泛应用的材料,其具有良好的强度、导电性和导热性等特性,成为许多行业的首选材料之一。
然而,在铝合金生产过程中,往往需要通过热处理和表面改性技术来提高其性能和应用领域。
本文将就再生铝合金铸造工艺中的热处理与表面改性技术进行探讨。
一、再生铝合金铸造工艺再生铝合金铸造工艺是指利用废旧铝材料进行加工,经过熔炼与铸造等过程,再生为新的铝合金制品的一种生产方式。
再生铝合金铸造工艺具有环保、节能、资源循环利用等优点,因而备受关注。
二、热处理技术热处理技术是指通过加热和冷却等过程,改变铝合金的组织结构和性能的一种方法。
再生铝合金铸造工艺中,热处理技术常用于优化铝合金的力学性能和耐腐蚀性能,提高其塑性和强度。
1. 固溶处理固溶处理是再生铝合金铸造工艺中常用的热处理技术之一。
在该工艺中,铝合金经过加热至固溶温度,使合金元素溶解在基体中,然后通过快速冷却固定组织结构,以达到强化合金的目的。
固溶处理可以显著提高铝合金的强度和硬度,同时改善其耐腐蚀性能。
在再生铝合金铸造工艺中,固溶处理可通过合理控制加热和冷却速度,实现理想的组织结构和性能。
2. 淬火处理淬火处理是再生铝合金铸造工艺中另一重要的热处理技术。
该技术通过将铝合金迅速冷却至室温,使其组织结构发生相变,从而使铝合金获得更高的强度和硬度。
淬火处理不仅可以改善铝合金的力学性能,还可以提高其耐腐蚀性能和磨损性能。
在实际应用中,再生铝合金铸造工艺中的淬火处理通常与固溶处理相结合,以达到最佳效果。
三、表面改性技术除了热处理技术外,表面改性技术也是再生铝合金铸造工艺中不可忽视的一环。
通过改变铝合金表面的物理、化学性质,可以增强其耐腐蚀性、耐磨性和装饰性,提高其使用寿命和颜值。
1. 防腐蚀处理铝合金容易受到氧化、腐蚀等影响,因此在再生铝合金铸造工艺中,防腐蚀处理是必不可少的。
常见的防腐蚀处理方法包括阳极氧化、电镀和化学处理等。
抑制铝合金表面腐蚀的方法铝合金是一种广泛应用于各种工业领域的材料,但由于其本身的化学性质,容易受到腐蚀的影响。
为了保护铝合金表面免受腐蚀的侵害,采取一系列措施是非常必要的。
本文将介绍几种常见的抑制铝合金表面腐蚀的方法。
1. 表面处理铝合金表面的处理是预防腐蚀的重要步骤。
常见的表面处理方法包括阳极氧化、电镀、喷涂等。
阳极氧化是一种通过电解氧化来增强铝合金表面耐腐蚀性的方法。
通过在铝合金表面形成一层致密的氧化膜,可以有效抑制腐蚀物质的侵蚀。
电镀和喷涂也可以在铝合金表面形成一层保护膜,起到抑制腐蚀的作用。
2. 使用防腐涂层在一些特殊环境下,如海洋环境或化工厂等,铝合金容易受到腐蚀的侵袭。
为了增强其耐腐蚀性,可以在铝合金表面涂上一层防腐涂层。
防腐涂层可以有效隔离空气、水分和化学物质对铝合金的腐蚀,延长其使用寿命。
3. 控制环境条件环境条件是导致铝合金腐蚀的重要因素之一。
在一些潮湿、高温或者含有酸性、碱性物质的环境中,铝合金容易出现腐蚀现象。
因此,在使用铝合金的过程中,应尽量控制环境条件,避免铝合金长时间暴露在恶劣的环境中。
4. 定期维护定期维护是保护铝合金表面免受腐蚀的重要措施。
定期检查铝合金表面的腐蚀情况,及时发现问题并采取相应措施是非常必要的。
定期清洁和保养铝合金表面,去除污垢和杂质,可以延长其使用寿命。
5. 使用合适的防护设备在特殊环境下使用铝合金时,可以考虑使用一些防护设备来减少腐蚀的发生。
例如,在海洋环境中使用铝合金时,可以使用防腐蚀涂层、防护罩等设备来隔离海水和空气对铝合金的侵蚀。
总结起来,抑制铝合金表面腐蚀的方法包括表面处理、使用防腐涂层、控制环境条件、定期维护和使用合适的防护设备等。
通过这些措施的综合应用,可以有效延长铝合金的使用寿命,减少腐蚀带来的损失。
在实际应用中,应根据具体情况选择合适的抑制方法,并定期检查和维护铝合金表面,以保持其良好的耐腐蚀性能。
压铸铝微弧氧化压铸铝微弧氧化是一种常用的表面处理技术,通过在铝合金表面形成一层致密、均匀的硬质陶瓷氧化膜,提高了铝合金的耐磨、耐腐蚀和装饰性能。
本文将从压铸铝的特点、微弧氧化的原理和工艺以及应用领域等方面进行介绍。
一、压铸铝的特点压铸铝是一种常用的铝合金材料,具有重量轻、强度高、导热性好、可塑性强等特点。
压铸铝制品广泛应用于汽车、航空航天、电子电器和通讯等领域,如汽车发动机壳体、电子外壳等。
然而,压铸铝表面易受到氧化、腐蚀和磨损的影响,降低了其使用寿命和外观质量。
二、微弧氧化的原理和工艺微弧氧化是一种在电解液中利用阳极氧化原理形成氧化膜的表面处理技术。
其原理是将铝制品作为阳极,在电解液中施加一定的电压和电流,通过电解反应在铝表面形成氧化膜。
与传统的阳极氧化相比,微弧氧化在电解液中加入了一定的添加剂,通过调节电解液的成分和工艺参数,使得氧化膜的成分和性能得到改善。
微弧氧化工艺一般包括预处理、电解液配制、氧化处理和后处理等步骤。
预处理主要是清洗和除油,以保证铝表面的干净和无油污。
电解液配制是根据具体的要求和工艺参数,选择合适的电解液配方。
氧化处理是通过在电解液中施加一定的电压和电流,使铝表面形成氧化膜。
后处理是对氧化膜进行密封处理,提高其耐腐蚀性能。
压铸铝微弧氧化技术具有广泛的应用领域。
首先,压铸铝微弧氧化可以提高铝制品的耐磨性能。
通过微弧氧化处理,铝表面形成了一层硬质陶瓷氧化膜,使得铝制品具有较高的硬度和耐磨性,延长了使用寿命。
其次,压铸铝微弧氧化可以提高铝制品的耐腐蚀性能。
氧化膜具有致密的结构,能够有效阻隔外界的腐蚀介质,保护铝制品不受腐蚀。
此外,压铸铝微弧氧化还可以提高铝制品的装饰性能。
氧化膜可以通过染色和封孔等处理,实现不同颜色和纹理的表面效果,提高了铝制品的美观性。
总结起来,压铸铝微弧氧化是一种重要的表面处理技术,通过在铝合金表面形成一层硬质陶瓷氧化膜,提高了铝合金的耐磨、耐腐蚀和装饰性能。
热处理对铸造铝合金材料的晶界特性和耐蚀性能的影响热处理是一种常用的金属加工方法,可以改善材料的力学性能和耐腐蚀性。
在铸造铝合金材料中,热处理也被广泛应用。
本文将探讨热处理对铸造铝合金材料晶界特性和耐蚀性能的影响。
一、热处理对晶界特性的影响晶界是材料中各个晶体之间的交界面,对材料的性能起着重要的作用。
热处理可以改变晶界的结构和性质,进而影响材料的力学性能和耐蚀性。
1. 晶界结构的改变热处理过程中的加热和冷却可以引起晶界结构的变化。
例如,固溶热处理可以使溶质在晶界区域的浓度得到调整,从而改善晶界的结构。
此外,热处理还可以促使晶界清晰化和去除一些晶格缺陷,提高晶界的强度。
2. 晶界位错的行为晶界中的位错是晶界强度的重要因素。
热处理过程中,晶界位错的行为可以被改变。
通过适当的热处理,可以增加晶界位错的密度和移动性,从而提高晶界的强度和塑性。
3. 晶界扩散和再结晶热处理还能促进晶界扩散和晶界再结晶。
晶界扩散可以导致溶质在晶界区域的聚集和分布均匀,从而提高晶界的强度和韧性。
晶界再结晶是指在高温下,原本的晶粒被新的晶粒所取代,更加细小的晶粒有利于提高材料的强度和韧性。
二、热处理对耐蚀性能的影响铸造铝合金材料在暴露于大气、水和化学介质中时,会出现腐蚀现象。
热处理可以改变铝合金材料的晶界特性和晶粒尺寸,从而影响其耐蚀性能。
1. 晶界腐蚀晶界是金属腐蚀的薄弱环节之一。
晶界中的异质相或溶质偏聚可能会引发晶界腐蚀。
适当的热处理可以改善晶界结构,减少晶界的偏聚现象,提高晶界的抗腐蚀能力。
2. 晶粒尺寸和耐蚀性热处理可以影响铸造铝合金材料的晶粒尺寸。
通常情况下,细小的晶粒比大晶粒具有更好的耐蚀性能。
热处理过程中,晶界的清晰化和晶界的再结晶可以使晶粒尺寸细化,从而提高材料的耐蚀性。
3. 化学成分和相变热处理还可以改变铝合金材料的化学成分和相变行为,进而影响其耐蚀性。
例如,固溶热处理可以调整合金中的溶质含量,进而影响材料的耐蚀性。
铝tcp工艺铝TCP工艺是一种应用于铝合金表面处理的技术,其全称为铝热浸镀钛钨合金处理工艺(Tungsten Carbide Plasma Spray Coating Process)。
该工艺主要是通过将钛钨合金喷涂在铝合金表面,形成一层硬度很高、耐磨、耐腐蚀的保护层,以提高铝合金的表面性能。
铝合金是一种广泛应用于工业生产和日常生活中的材料,其轻量化、高强度和良好的导热性能使其在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域得到广泛应用。
然而,铝合金表面的硬度和耐磨性较差,容易受到磨损和腐蚀,降低了其使用寿命和性能。
为了改善铝合金的表面性能,提高其硬度和耐磨性,人们开发出了许多表面处理技术,其中铝TCP工艺就是一种有效的方法。
该工艺的核心是利用等离子喷涂技术,将钛钨合金颗粒喷涂在铝合金表面,然后经过高温处理,使其与铝合金表面发生化学反应,形成一层致密、均匀的保护层。
铝TCP工艺具有以下几个优点。
首先,喷涂的钛钨合金保护层硬度很高,可达到1000-4000HV,远高于铝合金本身的硬度。
这使得铝合金的表面能够抵抗磨损和划伤,延长其使用寿命。
其次,钛钨合金层具有良好的耐腐蚀性能,可以有效防止铝合金表面受到湿氧化、氧化和化学腐蚀的侵蚀。
此外,钛钨合金层还具有较好的热导性能,可以提高铝合金的导热性能,有利于热量的传导和分散,减少热应力和变形。
铝TCP工艺的应用范围广泛。
在航空航天领域,铝合金是常用的结构材料,但其表面容易受到高温氧化和磨损的影响,影响其耐久性和安全性。
通过采用铝TCP工艺,可以在铝合金表面形成一层耐高温、耐腐蚀的保护层,提高其使用寿命和安全性。
在汽车制造领域,铝合金的应用也越来越广泛,但其表面易受到磨损和腐蚀的影响,影响其外观和性能。
通过采用铝TCP工艺,可以改善铝合金表面的硬度和耐磨性,提高其耐久性和使用寿命。
在建筑材料领域,铝合金广泛应用于门窗、幕墙等建筑构件中,但其表面容易受到大气氧化和腐蚀的影响,影响其美观和耐久性。
铝合金表面处理
铝合金表面处理是指对铝合金表面进行一系列的处理,以改善其外观、耐腐蚀性和机械性能。
常见的铝合金表面处理方法包括阳极氧化、电泳涂装、喷涂、电镀等。
1. 阳极氧化:将铝合金制品浸入含有硫酸、硫酸铜等电解液中,通过电解反应形成一层氧化膜,提高铝合金的耐腐蚀性和硬度。
同时,阳极氧化还可以通过染色等方式改变铝合金的颜色。
2. 电泳涂装:将铝合金制品浸入含有漆液的电泳槽中,通过电泳作用使漆液均匀附着在铝合金表面,形成一层均匀、致密的涂层。
电泳涂装可以提高铝合金的耐腐蚀性、耐磨性和外观质量。
3. 喷涂:使用喷涂设备将涂料喷涂在铝合金表面,形成一层涂层。
喷涂可以通过选择不同的涂料,实现不同的效果,如防腐、防锈、防氧化等。
4. 电镀:将铝合金制品浸入含有金属离子的电解液中,通过电解反应使金属离子还原成金属沉积在铝合金表面,形成一层金属镀层。
电镀可以提高铝合金的耐腐蚀性、装饰性和导电性。
以上是常见的铝合金表面处理方法,不同的处理方法适合于不同的应用场合和要求。
在实际应用中,可以根据具体需求选择合适的表面处理方法。
铸造铝合金的热处理代号铝合金热处理是指通过加热和冷却对铝合金进行热处理,以改善其力学性能和耐腐蚀性能。
根据处理温度和时间的不同,铝合金的热处理可分为多种不同的代号,下面将逐一介绍这些热处理方法。
1. T1热处理:T1热处理是指对铝合金进行固溶处理,即将合金加热至固溶温度,保持一定时间后迅速冷却。
这种处理方法可以增强铝合金的强度和硬度,提高其耐腐蚀性能。
T1热处理常用于纯铝和铝合金的初级加工过程中。
2. T2热处理:T2热处理是在T1热处理的基础上进行人工时效处理。
在固溶处理后,将铝合金再次加热至一定温度,保持一段时间后再进行冷却。
T2热处理可以进一步提高铝合金的强度和硬度,同时改善其耐磨性能和耐蚀性能。
这种处理方法常用于航空航天和汽车制造等领域。
3. T3热处理:T3热处理是指对铝合金进行固溶处理后再进行人工时效处理。
固溶处理的温度和时间与T1热处理相同,但人工时效处理的温度和时间较长。
T3热处理可以使铝合金的强度达到最大值,并且具有良好的耐腐蚀性能和抗应力腐蚀性能。
这种处理方法常用于航空航天和车辆制造等高要求领域。
4. T4热处理:T4热处理是指对铝合金进行固溶处理后进行自然时效处理。
固溶处理的温度和时间与T1热处理相同,但自然时效处理是将合金在室温下自然冷却一段时间。
T4热处理可以提高铝合金的强度和硬度,同时保持良好的成形性能。
这种处理方法常用于铝合金的铸造和锻造过程中。
5. T5热处理:T5热处理是指对铝合金进行固溶处理后进行人工时效处理。
固溶处理的温度和时间与T1热处理相同,但人工时效处理的温度和时间较短。
T5热处理可以提高铝合金的强度和硬度,并具有较好的耐磨性能和耐蚀性能。
这种处理方法常用于航空航天和汽车制造等领域。
6. T6热处理:T6热处理是指对铝合金进行固溶处理后进行人工时效处理。
固溶处理的温度和时间与T1热处理相同,但人工时效处理的温度和时间较长。
T6热处理可以使铝合金的强度达到最大值,并具有良好的耐磨性能、耐腐蚀性能和抗应力腐蚀性能。
铸造铝合金热处理标准铝合金是一种常见的金属材料,具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能,因此在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。
在铝合金的生产过程中,热处理是一个至关重要的工艺步骤,它可以显著改善铝合金的力学性能和耐腐蚀性能。
本文将介绍铸造铝合金热处理的标准及相关内容。
首先,铸造铝合金热处理的标准主要包括固溶处理、时效处理和应力释放处理。
固溶处理是将铸造铝合金加热至一定温度,使合金中的固溶体达到均匀分布,然后在适当的条件下进行快速冷却。
这一步骤可以有效地提高合金的强度和硬度。
时效处理则是在固溶处理后,将合金再次加热至较低的温度,使析出相得以生长和沉淀,从而进一步提高合金的强度和耐腐蚀性能。
而应力释放处理则是通过热处理的方式来消除铸造铝合金在加工过程中产生的内部应力,以提高合金的稳定性和耐久性。
其次,铸造铝合金热处理的标准还应包括热处理工艺参数的确定。
在进行热处理之前,需要对铸造铝合金的成分、组织结构和性能进行全面的分析和测试,以确定合适的热处理工艺参数。
这些参数包括固溶处理的加热温度、保温时间和冷却方式,时效处理的时效温度、时效时间等。
只有在严格控制这些参数的情况下,才能确保铸造铝合金获得良好的热处理效果。
最后,铸造铝合金热处理的标准还应包括热处理后的性能检测和评定。
经过热处理的铸造铝合金需要进行一系列的性能测试,包括硬度测试、拉伸测试、冲击测试等,以验证热处理的效果是否符合标准要求。
只有通过这些测试,才能确定铸造铝合金是否可以投入实际应用,并且可以保证其使用寿命和安全性。
总之,铸造铝合金热处理标准对于提高铝合金的力学性能和耐腐蚀性能具有至关重要的意义。
只有严格按照标准要求进行热处理工艺,才能确保铝合金制品具有良好的性能和稳定的质量。
希望本文的介绍能够对铸造铝合金热处理工艺的标准化提供一定的参考和帮助。
表面处理zns3符合90010表面处理是指对材料表面进行加工和处理,以提高其耐腐蚀性、耐磨性、装饰性和金属间腐蚀防护等性能。
ZNS3是一种铸造铝合金,表面处理技术在这种材料上具有重要的意义。
本文将介绍ZNS3铝合金的特性以及常用的表面处理方法。
首先,让我们先了解一下ZNS3铝合金的特性。
ZNS3铝合金属于铝-锌系列中的一种铸造铝合金。
它具有高强度、优良的耐磨性和耐腐蚀性,同时也具有良好的可焊性和可加工性。
这种铝合金在航空航天、汽车制造、船舶建造以及构造件制造等领域得到广泛应用。
为了进一步提高ZNS3铝合金的性能,表面处理是必不可少的环节。
以下是几种常用的表面处理方法:1.阳极氧化处理:阳极氧化是一种常用的表面处理方法,通过在铝合金表面生成致密的氧化膜,增加材料的耐腐蚀性和硬度。
这种处理方法可通过控制电解液的成分和处理工艺来获得不同颜色的氧化膜,从而增加材料的装饰性。
2.电镀处理:电镀是一种通过电解将金属镀层沉积在材料表面的方法。
常用的电镀方法有镀铬、镀镍、镀锌等。
电镀处理可以增加材料的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性。
3.油漆涂层:油漆涂层是一种常见的表面处理方法,通过在材料表面涂上一层油漆来保护材料。
油漆涂层可以增加材料的防腐蚀性和装饰性,同时也起到隔热、防水和减少摩擦等功能。
4.射频磁控溅射:射频磁控溅射是一种物理气相沉积方法,通过在真空环境下,将靶材溅射到材料表面形成薄膜。
这种方法可以制备均匀、致密的金属薄膜,用于增加材料的耐腐蚀性和装饰性。
除了以上几种表面处理方法,还有许多其他的方法可用于处理ZNS3铝合金的表面。
例如阳极电化学沉积、化学氧化、机械研磨和喷砂等方法。
这些方法可以根据具体的需求和应用领域进行选择。
总结来说,表面处理是提高ZNS3铝合金性能的重要环节。
通过选择合适的表面处理方法,可以增加材料的耐腐蚀性、耐磨性和装饰性,使其符合90010标准。
随着科学技术的不断进步,新的表面处理方法不断涌现,为ZNS3铝合金的应用提供了更多的选择。
铸造铝合金热处理铝合金是一种重要的结构材料,具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。
为了进一步提高铝合金的性能,通常需要进行热处理。
铸造铝合金热处理是指将铸造铝合金加热到一定温度,保持一段时间后进行冷却处理的过程。
铸造铝合金热处理的目的主要有以下几点:1.改善材料的力学性能:通过热处理,可以使铝合金的强度、硬度和耐磨性得到提高,从而满足不同工程应用的要求。
2.消除材料内部的应力:在铝合金的铸造过程中,由于冷却速度不均匀等原因,会产生内部应力。
热处理可以通过自然回火或人工回火的方式,消除这些内部应力,提高材料的稳定性和可靠性。
3.改善材料的耐腐蚀性能:铝合金在热处理过程中,会形成一种致密的氧化膜,可以有效地提高材料的耐腐蚀性能,延长使用寿命。
铸造铝合金热处理的过程通常包括以下几个步骤:1.加热:将铸造铝合金件放入炉中进行加热,使其达到所需的热处理温度。
加热温度和时间的选择取决于铝合金的成分和要求的性能。
2.保温:在加热到所需温度后,保持一段时间,使铝合金内部的组织达到均匀的热平衡状态。
保温时间的长短也是影响热处理效果的重要因素之一。
3.冷却:根据具体的要求,选择适当的冷却方式。
常用的冷却方式有水淬、油淬和自然冷却等。
不同的冷却方式对于铝合金的性能影响也不同。
铸造铝合金热处理过程中需要注意以下几点:1.温度控制:加热过程中需要严格控制温度,避免温度过高或过低,以免对铝合金的性能产生不良影响。
2.保温时间:保温时间的长短直接影响铝合金的组织和性能。
过长或过短的保温时间都会导致热处理效果不理想。
3.冷却速度:不同的冷却速度会对铝合金的组织和性能产生不同的影响。
需要根据具体的要求选择合适的冷却方式和速度。
铸造铝合金热处理的效果主要通过显微组织观察、硬度测试和力学性能测试等手段来评价。
通过这些测试可以了解材料的晶粒尺寸、相组成等信息,从而判断热处理是否达到预期的效果。
铸造铝合金热处理是提高铝合金性能的重要手段,通过加热、保温和冷却等过程,可以改善材料的力学性能、消除内部应力、提高耐腐蚀性能等。
收稿日期:2009202223; 修订日期:2009203225基金项目:河南省教育厅自然科学研究资助计划项目(No.2008A430010);“华北水利水电学院高层次人才科研启动项目(No.200709)”资助.作者简介:郭 飞(19772 ),女,黑龙江齐齐哈尔人,讲师/硕士.从事机械设计与制造技术研究.Em ail :guofei @铸造技术FOUNDR Y TECHNOLO GY Vol.30No.10Oct.2009改善铸造铝合金表面耐腐蚀性能的技术郭 飞1,刘超锋2(1.华北水利水电学院机械学院,河南郑州450008;2.郑州轻工业学院河南省表界面科学重点实验室,河南郑州450002)摘要:简述了研究铸造铝合金表面耐腐蚀性的必要性。
对微弧氧化技术、电沉积、多弧离子镀、化学复合镀和化学转化膜等技术,应用于改善铸造铝合金表面耐腐蚀性进行了综述。
提出了对现有的改性技术综合研究和应用的必要性。
关键词:铸造铝合金;表面耐腐蚀性;电化学技术中图分类号:T G146 文献标识码:A 文章编号:100028365(2009)1021320203Te c h n ol o g y of Imp r o vi n g S urf a c e Co r r os i o n Re s is t a nc eof Ca s t Al u mi n u m All o yGU O Fei 1,L IU Chao 2feng 2(1.North China U niversity of W ater Conservancy and Electric Pow er ,Zhengzhou 450008,China ;2.Zhengzhou U niversity of Light Industry ,H enan Provincial K ey Laboratory of Surface &Interface Science ,Zhengzhou 450002,China)Abs t rac t :Surface Corro sion re sistance of the casting aluminum alloy were simply introduced.Micro 2arc oxidation technology ,electro 2depo sition ,multi 2arc ion plating ,chemical compo site plating and chemical conversion film technology for improving surface corro sion re sistance of casting aluminum alloy were mainly summarized.And the nece ssity of technology was studied.Ke y w ords :Ca st aluminum alloy ;Corro sion re sistance of surface ;Electrochemical technology 铝铸件的损坏主要发生在表面,铝合金材料表面增强具有重要的经济价值。
铸造铝合金表面耐腐蚀性能的改善通过微弧氧化、电沉积、多弧离子镀、化学复合镀和化学转化膜等电化学方法来实现。
铸造铝合金可以通过电化学方法获得改性层,其目的是赋予表面耐腐蚀性、耐磨性、装饰性以及其他特性。
1 微弧氧化陶瓷层微弧氧化(Microarc oxidation ,MAO )又称微等离子体氧化(Microplasma oxidation ,M PO ),是通过电解液与相应电参数的组合,在铝、镁、钛及其合金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。
由于在微弧氧化过程中,化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化同时存在,微弧氧化工艺将工作区域引入到高压放电区域,极大地提高了膜层的综合性能。
微弧氧化膜层与基体结合牢固,结构致密,韧性高,具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性。
该技术操作简单和易于实现膜层功能调节,而且工艺不复杂,不造成环境污染,是一项全新的绿色环保型材料表面处理技术,在航空航天、机械、电子、装饰等领域具有广阔的应用前景。
合金元素Cu 、Mg 有利于微弧氧化的进行,而Si 元素则有碍于微弧氧化。
侯朝辉等[1]对含硅量为8%~12%的ZL 系列铸铝合金的微弧氧化工艺条件、膜层结构以及成膜过程进行了研究。
结果表明:铸铝合金在水玻璃复合体系中进行微弧氧化,可以得到一层细腻、均匀、较厚、显微硬度较高的陶瓷氧化膜;微弧氧化电解液体系中,水玻璃能够使铸铝合金的微弧氧化顺利进行;Na 2WO 4和ED TA 二钠复配可提高膜层硬度;该研究条件下获取ZL109合金微弧氧化膜的工艺条件为NaO H :2~4g/L ,水玻璃:5~7mL/L ,Na 2WO 4:2~4g/L ,ED TA 二钠:2~4g/L ,微弧氧化电流密度30~40A/dm 2,溶液温度30~40℃,强搅拌。
此外,龚建飞等[2]也对ZL109的微弧氧化进行了研究,获得了致密层厚度76μm 以上,显微硬度・0231・《铸造技术》10/2009郭 飞等:改善铸造铝合金表面耐腐蚀性能的技术HV1600均匀氧化陶瓷膜层。
ADC12压铸铝合金广泛应用于汽车、摩托车和仪器等行业的活塞、带轮等零部件和结构件。
张金彬等[3]研究了ADC12铝合金表面微等离子体氧化法制备黑色陶瓷膜的电解液成分和电参数等对膜层性能的影响,结果表明,磷酸钠浓度较低,表面粗糙,浓度过高易析盐和膜层崩落,最佳浓度为12~15g/L;添加剂M1和M2组分中的金属元素氧化物K在膜层中的比重越大,膜层黑色饱和度越高越稳定,其最佳浓度分别为10.0~11.0g/L和15.0~18.0g/L;使膜层黑色均匀的最佳p H值为8.0~9.0;形成饱和深黑色的最佳电流密度为3.0~4.0A/dm2;采用最佳的电解液配方制备的黑色膜层厚度在20~30μm,硬度HV500~700,黑色饱和度在0.8~1.0。
王宗仁等[4]将等离子体增强的电化学表面陶瓷化(PECC技术)工艺应用在Y112压铸铝合金表面强化处理上,使其表面生成α2Al2O3和γ2Al2O3相的陶瓷膜。
据称该膜性能均优于特富隆技术涂层。
金玲等[5]对ZL109合金和SiCp/ZL109复合材料表面进行微弧氧化,研究发现,ZL109合金和SiCp/ ZL109复合材料都可以进行表面微弧氧化,其微弧氧化层由两层结构组成,分别为疏松层和致密层。
ZL109合金微弧氧化层主要由不同结构的Al2O3相组成,SiCp/ZL109复合材料微弧氧化层由Al2O3和MgAl13O40组成。
交流电源恒流条件下铝合金表面微弧氧化2黑化一体化处理[6]研究显示,钒酸盐对微弧氧化陶瓷膜的黑化效果具有决定性作用;黑色陶瓷膜色泽稳定,具有较高的显微硬度,并能对基体金属提供有效的腐蚀防护;黑色陶瓷膜主要元素组成包括O、Al、Si、V和P,膜中化合物主要以无定形态和/或微晶态形式存在,只发现少量的γ2Al2O3和ε2Al2O3晶体;黑色陶瓷膜为较为疏松的单层结构,其表面在微观尺度上粗糙不平,存在较为密集的尺寸为μm量级的微孔,并有明显的高温烧结痕迹和微裂纹;黑色陶瓷膜的微观结构与其形成机制有关。
ZL101铸造铝2硅合金微弧氧化陶瓷膜[7]生长分为3个阶段,氧化初期,电流密度较高,但膜层生长较慢。
在膜快速生长阶段,膜生长速率达到极大值;膜生长进入平稳期后,基本保持恒定,样品的外部尺寸不再增加,膜逐渐转向基体内部生长;合金化元素硅的影响主要表现为氧化初期对膜生长的阻碍作用;铸造铝合金经过微弧氧化处理后,腐蚀电流大幅下降,极化电阻增加了几个数量级;较薄的微弧氧化膜同样大幅度提高了铝2硅合金的耐蚀性。
中性盐雾腐蚀试验法研究高强度铸造铝合金ZL205微弧氧化陶瓷膜[8]的结果表明,微弧氧化处理能显著提高ZL205的耐腐蚀性能,随着厚度的增加,陶瓷膜的耐腐蚀性能提高,但在厚度达到一定值后,陶瓷膜的耐腐蚀性能提高不明显;随着厚度的增加,微弧氧化膜的表面形貌和相结构都发生变化,从而导致微弧氧化膜的耐腐蚀性能发生变化。
2 电沉积层电沉积(electrodeposition)是金属或合金从其化合物水溶液、非水溶液或熔盐中电化学沉积的过程。
是金属电解冶炼、电解精炼、电镀、电铸过程的基础。
这些过程在一定的电解质和操作条件下进行,金属电沉积的难易程度以及沉积物的形态与沉积金属的性质有关,也依赖于电解质的组成、p H值、温度、电流密度等因素。
吴向清等[9]利用电化学方法对ZL105铝合金表面电沉积Ni2SiC复合镀层的耐蚀性能进行了研究。
结果表明,Ni2SiC复合镀层的表面形貌与纯Ni 镀层截然不同,耐蚀性能优于纯Ni镀层,经过300℃×2h热处理后,耐蚀性能进一步得到提高。
3 多弧离子镀层多弧离子镀是真空室中,利用气体放电或被蒸发物质部分离化,在气体离子或被蒸发物质粒子轰击作用的同时,将蒸发物或反应物沉积在基片上。
离子镀把辉光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来,不仅能明显地改进了膜质量,而且还扩大了薄膜的应用范围。
其优点是薄膜附着力强,绕射性好,膜材广泛等。
离子镀种类很多,蒸发远加热方式有电阻加热、电子束加热、等离子电子束加热、高频感应加热等。
多弧离子镀采用的是弧光放电,而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。
简单的说,多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源,通过靶与阳极壳体之间的弧光放电,使靶材蒸发,从而在空间中形成等离子体,对基体进行沉积。
在ZL201铝合金表面多弧离子镀Ti2Cr2N涂层,并在Ti2Cr2N涂层上制备一层脂类薄膜[10]。
结果表明:Ti2Cr2N涂层中的Cr以固溶体的方式存在于TiN晶体中,没有形成单独的CrN相;涂层可以有效提高ZL201铝合金的抗盐雾腐蚀的能力。
4 化学复合镀层在镀覆溶液中加入非水溶性的固体微粒,使其与主体金属共同沉积形成镀层的工艺称之为复合镀。
若采用电镀的工艺则称之为复合电镀;若采用化学镀的工艺则称之为复合化学镀。
所得镀层称为复合镀层。
・1231・FOUNDR Y TECHNOLO GY Vol.30No.10 Oct.2009原则上,凡可镀覆的金属均可作为主体金属,但研究和应用较多的是镍、铬、钴、金、银、铜等几种金属。
作为固体微粒主要有两类,一类是提高镀层耐磨性的高硬度、高熔点的微粒;一类是提高镀层自润滑特性的固体润滑剂微粒。
在铸铝表面制备Ni2P2金刚石化学复合镀层[11],结果表明,硫酸高铈能促进金刚石微粒进入镀层,随硫酸高铈含量增加镀液稳定性大幅提高后趋于平稳,Ni2P2金刚石复合镀层耐磨性优于Ni2P镀层,添加2mg/L硫酸高铈后进一步显著提高,与Ni2P镀层相比,复合镀层耐蚀性差,添加硫酸高铈后有所改善。