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1、第41卷第3期材料保护Vol.41No.32008年3月MaterialsProtectionMar.2008电解液对铝微弧氧化膜相结构及性能的影响钱思成,刘贵昌(大连理工大学化工学院,辽宁大连116012)[摘要]在Na2SiO3和NaAlO2两种电解液体系中用微弧氧化法制得铝氧化膜。采用扫描电镜、X射线衍射和电化学分析等对铝氧化陶瓷膜的表面形貌、相结构及耐蚀性进行了分析研究,结果表明:两种体系下生成的氧化膜均由α2Al2O3和γ2Al2O3相组成,Na2SiO3体系下形成的氧化膜中α2Al2O3相的含量
2、更多;陶瓷膜表面有大量的类似火山口的等离子放电产物和明显的放电通道,Na2SiO3电解液中形成的氧化膜放电通道闭合得较好;由恒电位极化可以看出微弧氧化陶瓷膜具有良好的耐蚀性,Na2SiO3体系下生成的氧化膜耐腐蚀性能更好一些。[关键词]微弧氧化;陶瓷膜;耐蚀性[中图分类号]TG174.451[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2008)03-0037-030引言1试验方法随着汽车工业、航空航天及制造业的迅猛发展,铝及其合金因其质轻,比强度高,良好的导电性、导热性本试验采用工业纯铝作为基体,其化学
3、成分质量等优点而成为最有前景的轻量化材料。但铝及其合金分数为98.2%Al,1.1%C,0.6%Fe,0.1%Si。试件本身的耐磨性、耐蚀性差、硬度低,严重限制了它的应规格为25mm×20mm×2mm的矩形片。试验装置见用。目前对铝及其合金的表面处理工艺主要有阳极氧图1。化和电镀,阳极氧化处理工艺要求严格,且生成的膜层较薄、显微硬度低;而电镀前通常需进行特殊的电镀中间层处理,且电镀层的均匀性差,镀液对环境和人体还[1]有一定的不良影响。微弧氧化处理技术也被称为等离子体微弧氧化、[2,3]图1微弧氧化试验装置
4、图阳极火花沉积等,是近几年兴起的一种在铝、镁、钛等有色金属及其合金表面原位生长陶瓷层的新技术。微弧氧化试验采用5kW脉冲微弧氧化装置进行,微弧氧化工艺主要采用增强了的等离子体穿透自然氧工业纯铝试样作为阳极,不锈钢电解槽作阴极,试验过化膜[3],形成微弧放电,利用微弧瞬间的高温烧结作用程中采用冰浴冷却使电解液温度保持在50℃以下,电2流密度10A/dm,占空比30%,频率5Hz,处理之前对在基体表面原位形成陶瓷膜,该陶瓷膜与基体结合良试片进行碱洗除油。好,硬度高并且具有良好的耐磨性和耐蚀性。其中电利用TR11
5、0袖珍粗糙度仪、TT260覆层测厚仪对解液的组成对铝及其合金微弧氧化陶瓷层的结构和性氧化膜的表面粗糙度和膜层厚度进行测量;利用能有很大的影响。本工作对工业纯铝在Na2SiO3和HVS1000数显显微硬度计测量氧化膜的硬度;利用D/NaAlO2两种不同的电解液体系中的微弧氧化过程进行MAX2400X射线衍射仪(XRD)、JSM5600LV扫描电子了对比研究,通过X射线衍射、扫描电镜等分析探讨了[4～6]显微镜(SEM)对氧化膜的表面相结构及表面形貌进行不同电解液体系对氧化膜结构及耐蚀性的影响。研究;抗腐蚀能力
6、测试采用三电极体系,利用CHI660B电化学分析仪与计算机组成的电化学测试系统,测定氧化膜在3.5%NaCl溶液中的恒电位极化曲线和自腐[收稿日期]20071108蚀电位并对氧化膜的耐蚀性进行分析研究。—37—电解液对铝微弧氧化膜相结构及性能的影响表2两种电解液中不同时间下生成氧化膜的硬度HV2结果及讨论时间/minNa2SiO3电解液NaAlO2电解液201454.16546.122.1不同电解液对氧化膜粗糙度和厚度的影响251549.42860.56通过TR110袖珍粗糙度仪对两种电解液体系不同3018
7、99.721841.73351442.04953.08时间下获得的氧化膜的粗糙度进行测量,结果见表1。由表1可以看出,在Na2SiO3电解液体系中生成的氧化2.3两种电解液中氧化陶瓷膜的相组成膜比在NaAlO2电解液体系中生成的氧化膜更细腻一工业纯铝在Na2SiO3电解液和NaAlO2电解液中微些,并且在Na2SiO3电解液中生成的氧化膜呈灰色,在弧氧化30min形成的陶瓷膜的X射线衍射结果见图NaAlO2电解液中生成的氧化膜呈灰白色,随着处理时3,从图3可以看到基体Al和Al2O3相的衍射峰,从而可间的延
8、长,氧化膜的粗糙度也随之增加。知微弧氧化陶瓷膜中主要为Al2O3相。NaAlO2电解液表1不同电解液下氧化膜的粗糙度μm体系中形成的氧化膜中α2Al2O3相的衍射峰强度明显时间/minNaAlO2电解液Na2SiO3电解液低于Na2SiO3电解液下形成氧化膜中该相的强度,说明201.431.31NaAlO2电解液体系下生的成氧化膜中α2Al2O3的含量251.781.40低于Na2SiO3体系下生成的α2Al2O
