【正文】 械 紡杯、壓掌、滾筒耐磨性性電器 電容器、線圈絕緣性兵器、汽車 貯藥倉、噴耐熱性建材、日用品 裝飾材料、電熨斗、水龍頭耐蝕性、色彩自五十年代開始研究以來，微弧氧化技術(shù)機(jī)理的研究取得了很大的進(jìn)展。近年來，科技工作者在鋁合金微弧氧化的工藝研究方面取得了許多成果，成功地將其應(yīng)用于航空、航天、汽車、機(jī)械等行業(yè)。人們已發(fā)現(xiàn)可以通過微弧氧化技術(shù)等來解決這些存在的問題，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)點達(dá)到完美的結(jié)合，所形成的氧化陶瓷膜不僅具有陽極氧化膜的優(yōu)良結(jié)合力，還具有較高的硬度，起到防腐耐磨等作用。鋁及其合金具有比強度高，良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性、反光性強、塑性好，成型性好、無低溫脆性等優(yōu)點，是一種具有優(yōu)良綜合性能的有色金屬材料，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車工業(yè)、航天工業(yè)、電子通訊業(yè)、計算機(jī)行業(yè)。在美、英、俄日等國，微弧氧化陶瓷層作為耐磨、耐腐蝕、抗熱沖擊以及絕緣涂層，已經(jīng)在航空航天、兵器、汽車工業(yè)以及機(jī)械電子等許多領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用。對于微弧氧化的技術(shù)和設(shè)備，在俄羅斯、美國、德國、法國、韓國、中國等國家均有專利申請，法國一家擁有該項專利技術(shù)的公司Mofratech in Seynod yon稱此技術(shù)將對鋁、鎂、鈦的應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響[2]。早在上世紀(jì)30年代，人們就發(fā)現(xiàn)在常規(guī)氧化膜的表面會隨著氧化電壓的升高而出現(xiàn)火花放電現(xiàn)象，但直到70年代前后才注意到這種現(xiàn)象在金屬表面氧化處理中具有實用價值，隨后開始對這種微電弧現(xiàn)象進(jìn)行研究，美國伊利諾大學(xué)和德國卡爾馬克思城工業(yè)大學(xué)等單位用直流或單向脈沖電源研究了Al、Ti等金屬表面火花放電沉積膜；俄羅斯科學(xué)院無機(jī)化學(xué)研究所的研究人員在1977年獨立發(fā)表了一篇論文，開始此技術(shù)的研究，他們采用交流電壓模式，使用電壓比火花放電陽極氧化高，并稱之為微弧氧化。這一研究內(nèi)容涉及到電解液配方、陶瓷層的組織結(jié)構(gòu)及性能試驗等方面[1]。 electrical parameters目 錄摘 要 IABSTRACT II目錄 III1緒論 1 1 3 3 4 鋁合金微弧氧化陶瓷層的生長規(guī)律 5 5 6 6 7 7 7 微弧氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀 8 課題研究的內(nèi)容及要求 92 實驗設(shè)備及方法 11 11 11 14 14 15（儀器）與方法 163 實驗結(jié)果及分析討論 17 微弧氧化時間的研究 17 17 18 19 21 22 22 24 24 25 25 27 27 27 28 29 29 30 31 324 結(jié)論 33致謝 34參考文獻(xiàn) 35附錄A 英文文獻(xiàn) 37附錄B漢語翻譯 431緒 論微弧氧化概念提出于20世紀(jì)50年代，70年代后期逐步引起國外學(xué)術(shù)界的研究興趣，80年代開始成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。關(guān)鍵詞：微弧氧化技術(shù)；膜層；電參數(shù)ABSTRACTMicroarc oxidation(MAO),an environmentprotection and new surface treatment technology was mainly used to the surface treatment of aluminum, magnesium, titanium and other light metals and their alloys, and can in homogeneous ceramic coating on the surface of these alloys. The MAO technology has an obvious advantage for surface treatment on account of its direct technique characteristic. It has been paid much attention to since it was invented.The effect of technologic parameter such as oxidation time、voltage on the growth of MAO ceramic film is discussed. The best MAO process conditions are found by the research of the law of film growth,it，s thickness and surface toughness. Using SEM and XRD,the microshape and fabric of ceramic have been analyzed.The results showed that the control of electrical parameters in MAO plays an important role in the coatings. The phase structures of ceramic film are analyzed by XRD. The results show that ceramic film is made up of different kinds of A12O3,and the growth of αA12OγA12O3 is the results of rapid condensation of melt A12O3.KEY WORDS：microarc oxidation。通過對膜層的XRD分析可知，膜層主要由不同晶型的A12O3組成。采用掃描電鏡(SEM)及X射線衍射相結(jié)構(gòu)分析(XRD)對陶瓷氧化膜微觀形貌及膜層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對陶瓷氧化膜的表面形貌和相成分進(jìn)行了測試。研究了氧化時間、電壓對膜層生長的影響。，主要用于對鋁、鎂、鈦等輕金屬及其合金的表面處理，它能有效地在基體材料表面上原位生長一層均勻的陶瓷膜。微弧氧化由于其工藝特點明顯，表面處理的性能優(yōu)勢突出，自該技術(shù)被發(fā)明以來，備受人們的青睞。并通過對膜層生長規(guī)律的研究及膜層厚度、粗糙度的測試，確定最佳的微弧氧化工藝條件。研究表明，電參數(shù)的控制對陶瓷層有重要影響。其中αA12OγA12O3兩相的生成是由熔融A12O3快速冷凝的結(jié)果。 coating。期間出現(xiàn)了“微弧氧化”、“表面陶瓷化”、“微等離子體氧化”等不同的表述概念，近幾年來趨向于使用“微弧氧化Microarc Oxidation，簡稱MAO”，又稱為微等離子體氧化(MpO Micro plasma Oxidation)或陽極火花沉積(ASDAnodic spark deposition)，是指將鋁、鎂、欽等金屬或合金置于電解液中，在強電場作用下陽極表面出現(xiàn)微區(qū)弧光放電現(xiàn)象，微弧區(qū)瞬間高溫?zé)Y(jié)作用導(dǎo)致試樣表面原位生成與基體冶金結(jié)合的氧化物陶瓷層的表面技術(shù)。與其他工藝相比較，微弧氧化工藝以其技術(shù)簡單、效率高、無污染、處理工件能力強等優(yōu)點，而引起企業(yè)界的極大關(guān)注。自80年代德國學(xué)者Kurzep利用火花放電在純鋁表面獲得含αA123的硬質(zhì)膜層以來，微弧氧化技術(shù)獲得了很大進(jìn)展。十幾年來，鋁合金微弧氧化技術(shù)已先后在純鋁、鋁鎂合金、鋁硅合金、鋁銅鎂合金以及鋁基復(fù)合材料等基體上取得突破。尤其是俄羅斯，由于陶瓷層出色的耐磨性和良好的膜基結(jié)合力，微弧氧化技術(shù)已經(jīng)在高速紡織零件上成功應(yīng)用[3]。但是由于鋁本身質(zhì)地軟，腐蝕電位較負(fù)，容易受到磨損和腐蝕，因此在實際應(yīng)用中對鋁和鋁合金進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪娖浔砻婺芰σ殉蔀楸夭豢缮俚墓に囍?。用這種方法在鋁及鋁合金等表面形成的陶瓷膜層具有特殊的結(jié)構(gòu)和性能，由于這種突出優(yōu)點和特點，因此它在汽車制造、通訊、光學(xué)儀器、計算機(jī)制造、家用電器、航空航天及建筑民用等工業(yè)領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用前景。鋁合金微弧氧化陶瓷膜具有比硬質(zhì)合金還高的耐磨性能和較低的摩擦因數(shù)，因此，經(jīng)微弧氧化處理后的鋁合金滾珠，其使用壽命可提高l0倍以上；鋁活塞第一環(huán)槽陶瓷化后，與活塞環(huán)的側(cè)隙磨損量減少3～4倍；熱浸鋁后經(jīng)陶瓷化處理的電輻射管熱強鋼外套管的耐熱溫度提高了400℃，壽命提高2倍以上；微弧氧化形成的多孔陶瓷膜有較好的耐熱性能， kPa下可承受3000℃的高溫，℃的高溫長達(dá)2s，得到的耐熱層與基體結(jié)合牢固，該技術(shù)已運用于火箭和衛(wèi)星發(fā)動機(jī)上[45]。由于發(fā)現(xiàn)在堿性微弧氧化處理液中，陽極反應(yīng)生成的金屬離子和其它金屬的離子很容易變成帶負(fù)電的膠體粒子，重新進(jìn)入陶瓷層，調(diào)整和改變了陶瓷層的微觀結(jié)構(gòu)，使得陶瓷層具有新的性能，因而微弧氧化處理液由初期的酸性發(fā)展成現(xiàn)在的堿性。目前，微弧氧化技術(shù)的研究工作主要集中在工藝研究和工藝參數(shù)對性能的影響，以及使該技術(shù)付諸實際應(yīng)用。[67]。（1）酸侵蝕過的表面；（2）鈍化膜的形成；（3）局部氧化膜的形成；（4）二次表面的形成花板；（5）局部陽極上ANOF膜的形成；（6）富孔的ANOF膜；（7）被破壞的ANOF膜微弧氧化膜的成膜過程涉及到電化學(xué)、等離子體化學(xué)、熱化學(xué)及結(jié)晶學(xué)等過程，十分復(fù)雜。第二階段：當(dāng)電極間電壓超過某一臨界值時，初生的氧化膜被高壓擊穿，在表面形成大量的不穩(wěn)定的白色等離子體微弧弧光，這是由于氧化膜某些部分被擊穿，發(fā)生了微區(qū)弧光放電現(xiàn)象；在等離子體的作用下又形成了瞬間的高溫高壓微區(qū)造成氧化膜熔融，并且迅速凝固形成多孔狀氧化層。隨著時間的延長，如不繼續(xù)加電壓，紅色弧光會越來越少，直至最后消失。一段時間后，內(nèi)層可能再次形成較完整的Al2O3電絕緣層，隨氧化膜的加厚，微等離子體造成的熔融氧化物凝固后可能在表面形成較完整的凝固結(jié)晶層，導(dǎo)電通道封閉，使紅色弧斑減少直到消失。 第四階段：氧化、熔融、凝固的平穩(wěn)階段。這也正是微弧氧化區(qū)別與其他硬質(zhì)陽極氧化過程的特點所在，也使得陶瓷涂層獲得了高達(dá)1600～3700HV的表面硬度以及超強的耐腐蝕性能。實驗發(fā)現(xiàn)大約有70%的氧化層存在于鋁合金基體中，因此樣品外形尺寸變動不大。如果實驗過程中各種參數(shù)控制得當(dāng)，能夠最終生成質(zhì)地堅硬且很均勻的陶瓷層。如何避免這些現(xiàn)象的產(chǎn)生，并根據(jù)性能要求優(yōu)化