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铝合金微弧氧化工艺研究内容:电解液

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-09  浏览次数:685

电解液体系

 

    电解液分为碱性电解液和酸性电解液2类。酸性电解液由于对环境有污染,现在较少应用;广泛研究和应用的是弱碱性电解液,其优点是在阳极生成的铝离子可以很容易地转变为带负电的胶体粒子而被重新利用[19]。碱性电解液分为四大体系:硅酸盐电解液、氢氧化钠电解液、磷酸盐电解液和铝酸盐电解液。实际应用时,选择的电解液组成要与被改性的铝合金材料相配合,电解液有良好的电导率,以及对铝合金及其氧化膜具有一定的溶解作用和钝化作用[8]。硅酸盐电解液的应用最为广泛。与其他体系相比,硅酸盐电解液对环境无污染,但溶液寿命短,能耗大。4种体系下,陶瓷膜的生长规律基本相同,微弧氧化初始阶段成膜速率都比较快,其中以氢氧化钠体系和铝酸盐体系尤为显著,超过一定的氧化时间后,成膜速率都有所下降,但不同的实验条件下,时间的拐点不同。电解液种类对陶瓷膜中a—Al203的相对含量(P值)和陶瓷膜的元素成分影响很大,磷酸盐和铝酸盐溶液中制备的陶瓷膜P值较高,在硅酸盐溶液中生成的陶瓷膜表面较粗糙,氢氧化钠溶液体系中生成的陶瓷膜较平滑。不同溶液体系对微弧氧化制备的陶瓷膜硬度的影响趋势相似[20-21]。现在大多采用复合电解液,按照陶瓷膜的不同用途,如耐磨陶瓷膜、耐腐蚀陶瓷膜、装饰陶瓷膜、耐热隔热陶瓷膜及绝缘陶瓷膜等,有针对性地选用复合电解液。

 

电解液浓度

 

    适当增加电解液浓度,能提高溶液电导率,并降低起弧电压和正常工作电压。膜层厚度随电解液浓度的增大而增大,成膜速率相应加快,膜层致密度有一定程度的提高;当电解液浓度增大到一定程度后,由于引起的放电电流过大,使膜层表面放电微孔增大,以及表层氧化铝晶体颗粒变大,陶瓷膜致密度和均匀性下降,粗糙度增大,硬度下降[22]。于凤荣等吲的研究指出,当电解液的浓度较高时,由于连续雪崩式的动态波动效应影响显著,致使陶瓷膜的成膜速率和显微硬度随浓度的变化而出现较大的波动。

 

电解液温度

 

    铝合金和氧等离子体反应生成氧化铝的过程是吸热过程,适当提高溶液温度有利于正向反应的进行,同时也加快了氧等离子体向试样表面的扩散,使成膜速率提高。另外,有研究[24]表明,成膜速率随溶液温度的升高而增大,但当溶液温度超过40 ℃时,成膜速率又会降低。为了使反应顺利地进行,必须合理地控制电解液温度,有利于防止电解液飞溅,同时防止陶瓷膜局部烧焦;因此,微弧氧化工艺过程需要一套良好的冷却系统。

 

添加剂

 

为了增强陶瓷膜性能、提高电解液的工作能力,需要在电解液中加入添加剂。在铝酸盐和钼酸盐体系电解液中加入一定量十一酸甲酯和十二酸甲酯[25],可以使微弧氧化电流下降至3~5 A,电解液温度保持在35 ℃以下长时间不升高,陶瓷膜更加均匀、致密,耐蚀性大大增强。乙二胺四乙酸和十二烷基苯磺酸钠[26]作为稳定剂,可延长电解液使用寿命,提高成膜速率,但对膜层性能的改善不大。在电解液中加入稳定剂胺盐[27],可以使陶瓷膜表面微孔变小,表面光洁度提高,从而使陶瓷膜前期磨损失重较小。Na2W04[28]是一种良好的缓蚀剂,反应前能够使铝合金表面迅速生成一层钝化层,反应后制得的复合陶瓷层光滑致密,耐磨性较好。在磷酸盐电解液中添加适量硼酸盐可提高陶瓷膜的表面附着力,有利于染料在铝合金表面持久黏附[29]

 

铝合金微弧氧化技术原理及陶瓷膜特点

铝合金微弧氧化工艺研究概况

铝合金微弧氧化工艺研究内容:电源模式

铝合

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