摩擦辅助微弧氧化制备Al—Al2O3模板试验研究.pdf

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1、设计·研究《电加工与模具12013年第3期摩擦辅助微弧氧化制备Al—A12O3模板试验研究徐省三，汪炜，陆日钦，张伟(南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016)摘要：提出一种低成本、高精度的Al—Al2O，模板制备工艺方法，即利用微弧氧化方法，结合摩擦辅助工艺．在具有阵列群孔的铝片模板表面原位生长出一层陶瓷绝缘层，制作出可重复使用的Al—Al20模板，可应用于微细电解加工中。通过试验研究了A卜Al20，模板陶瓷层的形成机理，分析了摩擦辅助对于陶瓷层表面质量、微观组织和机械性能的影响。通过控制和优化工

2、艺参数，在铝模板表面成功制备出硬度为390．9HV，电阻率可达1O～10n·cm，表面粗糙度值Ra2．37Ixm，厚度为70-200txm的陶瓷绝缘层。关键词：微弧氧化；摩擦辅助；模板阴极；微细电解中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：1009—279X(2013)03—0039—04ResearchonA卜Ail203MaskUsingAbrasion—assistedMicro—arcOxidationXuXingsan，WangWei，LuRiqin，ZhangWei(NanjingUniv

3、ersityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：Inthispaper，alowcost，highprecisionmethodisintroducedtoprepareA1一A1203mask．Theceramicmasklayerisgrowninsitubyusingmicro—arcoxidationmethodcombinedwithabrasion—assistedtechniqueonthesurfaceofA1

4、templatewitharrayofholes．ThiskindofA1一A1203maskcanbeusedinmicroelectrochemicalmachiningrepeatedly．TheformationmechanismofA1203layerhasbeenstudiedexperimentally。Andtheeffectofassistedabrasionuponthesurfacequality，microstruc—tureandmechanicalbehaviorareanal

5、yzedaswel1．Bycontrollingandoptimizingtheprocessparame-ters，theceramicjnsulationlayerissuccessfullyachieved，whichhasaVickerhardnessof390．9，resis—tivityof10。-10Q·cm，roughnessof2．37mandthicknessof70-200Ixm．Keywords：micro—arcoxidation；abrasion—assisted；A1一A12

6、O3mask；microelectrolytic随着航空航天、电子、生物医疗等领域的不断中，工件表面产生大量的热集中区以及电解液的高拓展，对精密仪器的微细结构加工要求也越来越速冲刷，绝缘掩膜层极易发生翘边现象，特别是在高，对于金属及合金的微细加工要求不断向精密化加工一些难刻蚀材料时。甚至会发生掩膜层的脱和微细化发展，如：发动机叶片、滤清器过滤网等。落，极大地影响了加工精度，且每个工件都必须进掩膜电解加工是一种利用阳极溶解原理去除金属行涂膜、曝光、显影，加工步骤繁琐，提高了加工成材料的图形复制加工技术，相比

7、电火花加工和激光本[2-31。本文提出的Al—A10，模板的制备方法是通过加工，具有加工过程中无应力，无变形。工具无损摩擦辅助微弧氧化技术，在模板表面原位生长出一耗，不受材料硬度、韧性、刚度等物理性能的影响，层硬度较高、耐磨、绝缘性能较好的陶瓷层作为掩加工形状多样，表面质量好等优点[】]。然而．掩膜电膜层．利用此模板可作为工具阴极，应用于微细电解加工过程中也暴露出了许多问题，限制了其进一解加工中。步发展。如：掩膜层通常采用光刻胶，在电解加工1原理与方法收稿日期：2013—01—22微弧氧化(micro—a

8、rcoxidation，MAO)是将Al、第一作者简介：徐省三，男，1987年生，硕士研究生。Mg和Ti等有色金属或其合金置于碱性水溶液中，一39—《电加工与模具}2o13年第3期设计．研究施以高电压，利用电物理和电化学等复合工艺方运动的刮板带动游离粒子不断摩擦、挤压模板疏松法，使材料表面产生火花放电斑点，在热化学、等离层表面，可有效拭除疏松粗糙组织结构，游离粒子子体化学和电化学共同作用下．材料表面生成一层还可对已形成的气孔等