铝合金外面 改性手艺 研究阐明

　　1、 媒介

　　经常使用 的铝合金轮廓改性手艺 有激光熔覆、阳极氧化、等离子微弧氧化等，有关这些方式 的研究均获得 了较年夜 前进。等离子微弧氧化是一种新型轮廓陶瓷化手艺 ，近些年 来，其相干 文章报导 较多，已成为铝合金轮廓改性手艺 研究的热门 ，具有广漠的成长 前景。

　　2、 经常使用 的铝合金轮廓改性手艺

　　（一）激光熔覆

　　激光熔覆手艺 是采取 高能激光束将金属－陶瓷复合粉末熔于基材轮廓，获得金属陶瓷复合层的工艺。其工艺方式 有两种：预置涂层法和同步送粉法。预置涂层法是先将粉末与粘接剂夹杂 后涂于基体轮廓，干燥落后 行激光加热。同步送粉法是在激光照耀 到基体的同时侧向送粉，粉末融化 而基体微熔，冷却后获得 熔覆层。两者 方式 分歧 但结果 邻近 ，即熔覆层平常与施加的合金粉末的化学成份 邻近 ，熔覆层与基体之间为冶金连系 ，只有在界面连系 层的较窄规模内，施加合金粉末才遭到 基体的稀释。

　　激光熔覆是一个复杂的工艺进程 ，工艺参数较多，可分成4类：1．激光系统自己 ，如光束模式、功率不乱 性等；2．基体，如基体材质、轮廓状况 等；3．涂层材料的特征 及涂置工艺；4．处置惩罚 前提 ，包罗光束年夜 小与外形 、功率年夜 小及扫描速度等[7]。对 铝合金的激光熔覆，凭据 覆层种类和厚度，准确 选择激光参数很主要 。若是能量输入不足，不但 得不到融化 优越 、凝固致密的覆层，更得不到优越 的冶金连系 层。若是输入的能量密渡过 年夜 ，覆层又会因铝合金基材过量 融化 稀释，使机能 显著恶化，并且 还增多了涂层的气孔等缺点 。

　　激光熔覆金属轮廓陶瓷层的长处 是：可以使陶瓷涂层和金属基体到达 冶金连系 ，提高了陶瓷层和基体的连系 强度；消弭 陶瓷层中年夜 部份 孔洞和裂纹，提高了陶瓷层的致密度；釉化了陶瓷轮廓，年夜 年夜 提高了轮廓硬度，改良 了材料的耐磨机能 。不足的地方 是界面的稀释度较年夜 ；界面上易构成 脆性相和裂纹；在现实 利用中涂层的尺寸精度、对基体复杂外形 的允许 度、轮廓粗拙 度等问题未能很好地解决。

　　（二）阳极氧化

　　铝合金阳极氧化方式 有硫酸阳极氧化法、草酸法、铬酸法、磷酸法、有机酸法和夹杂 酸法等。现有的阳极氧化工艺年夜 都采取 酸性电解液。凭据 电解液的种类分歧 ，可以获得 反对 型氧化膜和多孔型氧化膜。在含有硼酸－硼酸钠夹杂 水溶液的中性溶液（pH值为5－7）中和在酒石酸铵、柠檬酸、马来酸、乙二醇等水溶液中进行阳极氧化时，可获得 反对 型的氧化膜。由于 这些水溶液消融 氧化物的能力较弱，所以在铝合金轮廓构成 致密的氧化薄膜。反对 型氧化膜的厚度取决于阳极氧化时的电压，电压越高，膜越厚。但阳极氧化电压不克不及 无穷 升高，临界值为500－700V。若是跨越 临界值，铝合金轮廓会发生火花放电而破损氧化膜的绝缘性。铝合金在硫酸、铬酸、磷酸、草酸等酸性溶液中阳极氧化时，可获得 多孔质型氧化膜。多孔质型氧化膜也称为复合氧化膜，是由两层膜构成 的，紧靠铝基体的一层叫反对 层，外面的一层叫多孔质层。多孔质层的厚度取决于电解时候 。反对 型氧化膜与多孔型氧化膜比拟 力，分歧 点就是前者氧化膜的厚度不受电解时候 和电解液温渡过 高的影响。

　　阳极氧化膜具有蜂窝状布局，膜层的孔隙率经常 由于电解液的消融 能力和膜层的发展 速度 分歧 而分歧 。氧化膜的硬度年夜 约在196－490Hv[13]，厚度通常是 几个微米到几十个微米。[阳极氧化膜组织布局受电解液类型、工艺参量及氧化前处置惩罚 等多种身分 决议。近些年 来对硫酸法氧化液中添加卤化胺类－金属（半金属）卤化物的络合物。可提高铝合金轮廓氧化层的沉积速度，并可以使 用更高的阳极电流密度而不烧损氧化膜，所获得 的氧化膜平均 致密，有更好的光泽性、耐磨性和抗侵蚀 性，且易于着色。铝合金特别 是高硅铝合金，由于硅组元偏析，氧化膜消融 速度年夜 及铝制件边角氧化膜易烧损等，很难构成 优良 氧化膜，今朝 人们实验 将木质素、木质素酸或其它盐类加到酸性阳极氧化电解液中，可以提高氧化膜的厚度和硬度，铝合金硬质阳极氧化工艺，氧化膜厚度可达35－40μm。脉冲阳极氧化膜的最年夜 厚度可达100－200μm以上，硬度为450－650Hv，并且 氧化膜厚度的波动性较小，涣散 平均 。

　　阳极氧化不但 改良和提高了铝合金轮廓机能 ，如耐磨性、耐蚀性、轮廓硬度等，并且 可以付与 轮廓各类 色彩 ，年夜 年夜 提高铝合金的装潢 性。但阳极氧化膜上有时会泛起 光彩 不均、黑黑点、烧蚀、轮廓粗拙 、流痕、膜厚不平均 和 剥落等缺点 。依照 外不雅 形态，可将阳极氧化轮廓缺点 分成三年夜 类：1．条纹（带）状缺点 ；2．黑点状缺点 ；3．不平均 （不正常）轮廓[17]。这些缺点 的发生 与材质、预处置惩罚 、阳极氧化、后处置惩罚 和 封孔、着色进程 的工艺参数和操作有着亲昵关系。

　　（三）等离子体微弧氧化

　　等离子体微弧氧化（PMAO）又称微等离子体氧化（MPO）、阳极火花沉积（ASD）或火花放电阳极氧化（ANOF），这是一种直接在有色金属轮廓原位发展 陶瓷层的新手艺 。它是近十几年在阳极氧化根本上成长 起来的，但两者在机理、工艺及膜层性质上有很多 区分 。其道理 是：将Al、Mg、Ti等有色金属或合金置于电解质水溶液中，操纵电化学方式 在材料轮廓微孔中发生 火花放电黑点，在热化学、等离子体化学和电化学的配合 感化 下，生成陶瓷膜层的方式 。

　　由于等离子体弧光放电具有高密度能量，可以在基体与外来陶瓷膜层物料间构成 气相搅拌，使之充实夹杂 、回响反映 并烧结，经由过程 公道 节制 沉积速度 、回响反映 速度及烧结能量，便可 在基体（阳极工件）轮廓上获得具有较高硬度、膜层与基体连系 机能 优越 的陶瓷化膜层；同时，由于介入 回响反映 并构成 陶瓷相的物料离子在液体中遭到 电场力感化 可平均 传输到基体四周 的空间，在膜层的平均 性、对基体外形 尺寸允许水平 等方面会有较好包管 。经由过程 改变电解液成份及工艺参数，可以制备出分歧 化学成份配比、晶体布局类型及机能 的陶瓷膜层。膜层和基体直接在离子键的感化 下连系 在一路 ，等离子体弧光放电的高密度能量使基体轮廓微区内构成 熔融区，使膜层与基体之间构成 微区冶金连系 ，提高了膜层与基体之间的连系 能力。

　　由于等离子体微弧氧化手艺 具有工艺简单、处置惩罚 效力 高、工艺本钱 低、无污染等特点，所制得的陶瓷膜除具有一般布局陶瓷涂层的耐磨、耐蚀、耐高温等优良 特点外，还可以凭据 分歧 的机能 要求，制备出具有装潢 、磁电屏障 、电绝缘等功能性膜层。是以 该手艺 已成为国际材料研究的热门 之一，在航空、航天、建筑、纺织、电子工业等范畴 具有广漠的利用前景。该手艺 的推行 利用必然 会鞭策 我国轮廓处置惩罚 行业、轻合金加工制造行业及相干 行业的手艺 前进。

　　3、 结语及瞻望

　　跟着 时期 的前进和成长 ，铝合金在各行各业中的利用，稀奇是在航空、航天、建筑、化工、汽车、电子、通讯 等范畴 的利用日趋 普遍 ，用量比例也愈来愈 年夜 ，对铝合金轮廓改性手艺 的要求也愈来愈 高，只有付与 其各类 优良 轮廓功能特征 ，使铝合金材料在使用中能承受加倍 卑劣 的工作前提 和情况 ，才能拓宽铝合金的使用规模。

　　等离子体微弧氧化手艺 的推行 和利用必然 会鞭策 金属轮廓处置惩罚 手艺 的前进，具有广漠的利用前景。