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保温铝卷及其合金的微弧氧化陶瓷成膜技术

发布日期:2020-02-19 作者: 点击:


微弧氧化又称为微等离子体氧化或阳极火花放电沉积。它是将Al, Mg, Ti,Ta等一些有色保温铝卷金属浸于一定的电解液中,进行高压大电流的阳极氧化。阳极试样在强电场作用下,阳极表面出现了微区弧光放电,此时表面初始生成的绝缘氧化膜被击穿,形成瞬间的微超高温区域(>2000 ℃),在该区域内氧化物或基底被迅速熔融甚至气化,与电解液接触后会被瞬间急冷而形成非金属陶瓷膜层,这种膜层厚度可达300um,硬度可以超过1500 HV,绝缘电阻大于100 Mn,且具有优良的耐磨、耐蚀、绝缘和耐热冲击性,可广泛应用于航空航天、机械电子、轻工、军工等领域。20世纪70年代前苏联开始研究此技术,80-90年代成为国际研究的热点并开始逐步的投入应用研究。

铝微弧氧化膜层的主体由致密层组成,约占总厚度的70%,其结构包括a-A1203和y-A1203,随着制备工艺的不同,涂层中还可能出现其它外来氧化物。致密层晶粒较细小,硬度高,绝缘电阻大,其成分基本不受电解液溶液影响,增长速度随时间延长变得缓慢;疏松层晶粒较粗大,存在许多孔洞,孔洞周围又有许多微裂纹向内扩展,成分受电解液组分影响较大,厚度随时间延长呈线性增加。

微弧氧化常用的电解液分为酸性电解液和碱性电解液两类。酸性电解液为浓硫酸或磷酸和其盐类溶液,有时还需加入一定的添加剂,对环境存在一定的污染,目前很少采用。碱性电解液中,阳极反应生成的金属离子很容易转变成带负电的胶体粒子而进入膜层,调整和改变膜层的微观结构而获得新的特性,所以电解液由初期的酸性发展为现在广泛采用的碱性。

虽然该技术的成膜机理还不十分清楚,但膜层的组成、结构和颜色等性能均可通过改变溶液成分加以调整,而且该技术成膜速度快、对电源设备的要求不苛刻,因此,该技术在铝合金防护装饰性及功能性应用方面将有着广阔的前景。

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