ly12鋁合金表面微弧氧化涂層的制備工藝優(yōu)化及其性能研究

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1、LYl2鋁合金表面微弧氧化涂層的制備工藝優(yōu)化及其性能研究1．2．2．2化學(xué)鍍Ni．P合金化學(xué)鍍鎳，又稱無(wú)電鍍鎳(ElectrolessNickelP1ating)，此方法是使金屬鹽和還原劑在同一種鍍液中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，并在金屬表面形成金屬鍍層，其中應(yīng)用最廣的是化學(xué)鍍Ni-P合金。采用次磷酸鹽做還原劑將水溶液中的鎳離子還原為金屬鎳，并沉積到零件上，直至達(dá)到所需厚度，零件取出，還原反應(yīng)就會(huì)停止。化學(xué)鍍鎳時(shí)，此磷酸鹽本身也被還原，共同沉積到金屬零件上，因而所得鍍層為鎳磷二元和金?？刂乒に噮?shù)，可改變鍍層中磷的含量。鋁及其合金經(jīng)化學(xué)鍍鎳所得鎳磷鍍層厚度均勻，耐磨性有很大提高，其鍍態(tài)硬度

2、可高達(dá)600一800小時(shí)哺。。由于鋁具有很高的化學(xué)活潑性，與氧的親和力比較大，即使在很短的時(shí)間也容易在表面形成一層致密氧化物，以至影響鍍層質(zhì)量，降低鍍層與基體的結(jié)合力，因此，鍍前要對(duì)其表面進(jìn)行特殊的預(yù)處理。目前主要采用二次浸鋅法H3，也就是通過(guò)浸鋅液的強(qiáng)堿性將鋁表面的氧化膜溶解除去，同時(shí)使鋅離子與露出的鋁表面發(fā)生置換作用，沉積上一層鋅，保護(hù)鋁表面不再重新氧化。由于第一次浸鋅層不均勻，需要用硝酸退除再沉積上一層更薄更均勻的浸鋅層，即二次浸鋅。這樣就造成工藝過(guò)程復(fù)雜，生產(chǎn)周期過(guò)長(zhǎng)。而且置換在表面的鋅層在隨后的化學(xué)鍍時(shí)會(huì)溶解于鍍液中，干擾并縮短鍍液壽命，提高了生產(chǎn)成本。1．2．3離子注

3、入及激光處理技術(shù)采用離子注入和激光處理技術(shù)對(duì)鋁合金表面進(jìn)行改性處理，以獲得優(yōu)良的耐磨性能和耐蝕性能，也是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱門課題之一。離子注入技術(shù)是在真空狀態(tài)下，是用高能離子束轟擊目標(biāo)體，幾乎可以實(shí)現(xiàn)任何離子的注入，注入的離子被中和并留在固溶體的取代位置或間隙位置，形成非平衡的表面層。Enders等人陰1曾采用此技術(shù)提高了鋁合金表面的耐蝕性能。激光處理技術(shù)包括激光熱處理和激光表面合金化，其中激光熱處理是利用激光加熱金屬表面以促進(jìn)亞穩(wěn)固溶體形成的技術(shù)，它僅限于表面的融化與凝固。李言祥等∞3對(duì)鋁合金LYl2Cz試樣進(jìn)行等離子噴涂氧化鋁陶瓷層，后又進(jìn)行了激光重熔處理。激光合金化使用束將

4、金屬表面與外加合金元素一起熔化后，迅速凝固在金屬表面獲得合金層的技術(shù)。Jasim等n們通過(guò)激光合金化使鉻進(jìn)入鋁基體，測(cè)試了20146T鋁合金點(diǎn)蝕性能，提出了一種使用混合激發(fā)物激光和二氧化碳激光束進(jìn)行處理的新工藝，其中使用混合激光束可提高原位供粉后的合金化均勻性，但此技術(shù)的設(shè)備復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。1．2．4微弧氧化微弧氧化技術(shù)，又稱微等離子體氧化，陽(yáng)極火花沉積或火花放電陽(yáng)極氧化，此法是將Al，Mg，Ti等有色金屬或其合金材料，置于特殊的電解質(zhì)溶液中，利用特殊的電源設(shè)備在該材料表面微孔中產(chǎn)生微弧放電，在熱化學(xué)、電化學(xué)和等離子體4碩士畢業(yè)論文化學(xué)的共同作用下，原位生長(zhǎng)氧化膜層的一種方法。

5、此技術(shù)應(yīng)用于鋁合金上，能夠?qū)X合金材料與陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)達(dá)到完美的結(jié)合，所形成的氧化鋁陶瓷轉(zhuǎn)化膜不僅防腐耐磨，而且具有較高的抗熱沖擊性?？筛鶕?jù)不同的需要，控制輸出電流密度的大小、電解質(zhì)溶液的成分以及濃度、氧化時(shí)間等，得到不同性能的微弧氧化陶瓷膜。所以，微弧氧化技術(shù)是一種很有發(fā)展前途的表面處理技術(shù)。表1．1微弧氧化與陽(yáng)極氧化技術(shù)比較’rable1．1Micro—oxidationcomparedwiththeanodicoxidationtechnology微弧氧化是近幾十年在普通陽(yáng)極氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的表面處理技術(shù)，但它們又不是簡(jiǎn)單的技術(shù)延續(xù)，在原理和工藝上都有很大的差別

6、，陽(yáng)極氧化與微弧氧化的技術(shù)工藝比較見表1．1，所得膜層的性能比較見表1．2n¨。．表1．2鋁合金微弧氧化與硬質(zhì)陽(yáng)極氧化工藝及所得膜層的性能比較：’．Thblel．2comparedthefilmperformanceofMAOonA-alloywithanodicoxidationtreatment5LYl2鋁合金表面微弧氧化涂層的制備工藝優(yōu)化及其性能研究1．3鋁合金微弧氧化技術(shù)及其發(fā)展1．3．1鋁合金微弧氧化技術(shù)現(xiàn)狀1．3．1．1國(guó)外鋁合金微弧氧化研究狀況二十世紀(jì)三十年代初，Gunt盯schulse和Betz第一次報(bào)道了在高壓電場(chǎng)下，浸在液體里金屬表面出現(xiàn)火花放電現(xiàn)象，并指出火

7、花對(duì)氧化膜具有破壞作用。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)利用此現(xiàn)象也可生成氧化膜，并最初應(yīng)用在鎂合金的防腐上。上世紀(jì)50年代，美國(guó)在某些兵工廠己開始研究陽(yáng)極火花沉積n糾。直到大約1970年前后才注意到這種現(xiàn)象在金屬表面氧化處理中具有實(shí)用價(jià)值。美國(guó)伊利諾大學(xué)和德國(guó)卡爾馬克思城工業(yè)大學(xué)等單位用直流或單向脈沖電源開始研究Al，Ti等金屬表面火花放電沉積膜，并分別命名陽(yáng)極火花沉積和火花放電陽(yáng)極氧化。70年代中后期俄羅斯科學(xué)院無(wú)機(jī)化學(xué)研究所的研究人員獨(dú)立地發(fā)表了一篇論文，開始了此項(xiàng)技術(shù)的研究。他們采用交流電壓