铝合金镁合金微弧氧化陶瓷层的形成机理及性能_蒋百灵
获2005年国家科学技术二等奖——铝、镁合金微弧氧化系列设备及工艺技术的研究开发
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获２ ０ 年 国家科学技术二等奖— — ０５
铝，镁合金微弧禹化系列设蚤及工艺技７ ｆ ｔ 的研究开发
编辑／ 文思
完成 人 ： 镁 合 金 制 品 表 面 积 总 和 为２ 的 生 产 电脑 控 制 下 自动 调 节 的 微弧 氧 化设 备 ｍ
定 为逼 近 点 分 析 微 弧 氧 化 瞬 间 的速 如 下 企 业 的 采
首次 实验发现微弧氧化所需的电流密 购 行 为也 从 市 场 方
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大面 积 处 理 设 备研 制 提 供 了理 论 依据 大 学 研 制 的 微 弧 氧 化 设 备 及 工 艺 技 术 （ ） 富土 康科 １
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化陶瓷层生长机理 的影响规律切八 度临界值仅为０ ２ ／ ｍ 为低能耗、 ．Ａ ｄ 和实验支持． ．
（ ） 清 洁处 理 的理 论 可行 性 满足 了 １ 弧 氧 化 所 需 的 电 流 密 度 临 界值 仅 为Ｏ ２ ／ ｍ 为 低 Ａ ｄ （） ２ 、生成 物 的陶 瓷 属 性解 决 了铝 镁 能 耗 大 面 积 处 理 设 备 研 合金 制 品耐 磨 防 腐抗 高 温热 蚀 的表 面 制 提 供 了理 论 依 据 和 实 验
性能要求。故 自上世 纪七十 年代 以来 支持 。 逐步引起学术和企业界的关注 ，国内
（） 首次 以 【（ ／ ２ ｄＩ Ｖ） 也 已 有 二十 余 所 高 校 和 研 究 院所 添 置 ｄ］ ｔ 概念 替代击 穿电压理论 了研 究 用 的微 弧 氧 化 实 验 装 置 进行 工 作 为控制 系统设 计 的指导 艺 与 性 能 方面 的研 究 。但 由 于 处理 时 思 想 ，研 制 出能 量 消耗 小 样 品的 电流 密 度均 在 １Ａ ｄ 以上 Ｏ ／ ｍ２ 如果 按 此 装置 放 大 开 发 每次 处 理 铝
镁合金微弧氧化组织
镁合金微弧氧化组织镁合金是一种廉价受欢迎的金属合金，由镁、铝等元素制成，由于其优良的力学性能、耐蚀性和可塑性而受到广泛的欢迎和应用。
随着现代机械制造的发展，人们对镁合金表面处理的要求也越来越高。
微弧氧化（MAO）是一种新型的环保型表面处理技术，被广泛应用于轴承、钢铁、铝合金、镁合金等金属材料的表面处理中。
本文旨在简要介绍镁合金微弧氧化组织的特性、形成机理及其优点。
镁合金微弧氧化组织的特性镁合金微弧氧化组织是通过在表面金属材料上形成一层致密的氧化膜来对其进行表面处理的。
在一般情况下，氧化膜的厚度一般在1.5～3.0μm之间。
由于氧化膜的厚度较薄，表面光滑，无明显毛刺，因此可显著提高金属表面的硬度、耐蚀性和耐磨性。
此外，微弧氧化还可以显著改善表面质量，消除表面缺陷，达到美观漂亮的效果。
镁合金微弧氧化组织的形成机理微弧氧化是一种表面处理方法，其形成机理如下：金属材料表面的氧化反应条件下，氧极化在极化梯度的作用下，形成一个极化梯度的氧极化头，氧极化头的表面电位低于空气的正常氧化膜，在氧极化头的下方形成一个钝化层，并形成一层致密的氧化膜，从而实现金属表面改性处理的效果。
镁合金微弧氧化组织的优点由于微弧氧化具有众多优点，因此被广泛用于金属表面改性处理。
首先，由于微弧电源的能量较低，它可以在无损的情况下保护金属表面，故具有较高的安全性。
其次，微弧氧化可以产生一层厚度较薄的氧化膜，表面光滑，可有效提高金属表面的耐蚀性和耐磨性。
最后，它可以提升金属表面的硬度和抗疲劳性，达到美观漂亮的外观，从而有效改善产品外观质量。
综上所述，镁合金微弧氧化组织是一种新型的环保型表面处理技术，具有优良的力学性能、耐蚀性和可塑性等特性，可以显著改善金属表面的硬度、耐蚀性和耐磨性，能够消除表面缺陷，达到美观漂亮的效果，在金属表面改性处理中起到一定的作用。
重点领域镁合金微弧氧化
重点领域镁合金微弧氧化
镁合金微弧氧化是一种表面处理技术，用于改善镁合金表面的
耐腐蚀性、耐磨性和耐热性。
这种技术通过在镁合金表面形成致密
的氧化层来实现。
下面我将从多个角度来详细介绍镁合金微弧氧化
的相关信息。
首先，让我们从技术原理方面来看。
镁合金微弧氧化是利用微
弧氧化工艺，在镁合金表面形成致密的氧化层。
这一过程是在电解
液中通过施加高电压产生微弧放电，使得镁合金表面发生氧化反应，从而在表面形成氧化层。
这种氧化层具有较高的硬度和耐蚀性，能
够有效提高镁合金的表面性能。
其次，从应用领域来看，镁合金微弧氧化广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
在航空航天领域，镁合金微弧氧化可
以提高航空器零部件的耐腐蚀性和耐磨性，延长使用寿命；在汽车
制造领域，可以提高发动机零部件的耐磨性和耐高温性能；在电子
设备领域，可以改善镁合金外壳的耐腐蚀性和外观质量。
此外，从优点和局限性来看，镁合金微弧氧化的优点包括工艺
简单、成本较低、环保等；但也存在着氧化层厚度不易控制、工艺
参数对成膜质量影响较大等局限性。
最后，从发展趋势来看，镁合金微弧氧化技术在工艺改进、设
备优化、氧化层性能提升等方面仍有待进一步研究和发展。
未来随
着镁合金在轻量化领域的广泛应用，镁合金微弧氧化技术将会得到
更多的关注和应用。
综上所述，镁合金微弧氧化技术作为一种重要的表面处理技术，具有广阔的应用前景和发展空间，但同时也需要在工艺优化和性能
提升方面持续努力。
希望我的回答能够帮助到你。
Na2WO4对铝合金微弧氧化陶瓷层形成过程及耐磨性的影响
ｓ ｔｎｅｗｈｎｔｅ ｏ ｃｎｒｔ ｎｏ ａＷ ０ ｇ Ｉ ｉａ ｃ ｅ ｈ ｎｅ ｔ ｉ ｆ ２ ４ｓ７ ／ ｓ ｃ ａｏ Ｎ ｉ ．Ｗ ｉ ｃｅｓ ｇｏ ｒｅ ｔ ｅ ｓ ｙ ｔｅｔｉ ｎ ｓ ｆ ｅａ ｃｃａ— ｔ ｉ ｒａｉ ｆ ｕ ｒｎ ｎ ｉ ， ｈ ｈｃ ｅｓ ｒｍｉ ｏｔ ｈｎ ｎ ｃ ｄ ｔ ｋ ｏｃ
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（ ｃ ｏ ｌ ｆＭ ａ ｅ ｉｌ ｃｅ ｃ ｎ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｘｉ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ， ’ ｎ ７ ０ ４ ） Ｓ ｈ ｏ ｔ ｒａ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ Ｓ ’ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｃ ｎ ｌｇｙ Ｘｉａ １ ０ ８
（ 西安理工大学材料学 院 ， 西安 ７ ０ ４ ） １０ ８ 摘要 在磷 酸盐溶液 中， 究 了 Ｎａｗ 含量和 电流 密度 对陶瓷层 形成过程及耐磨 性的 影响 ； 研 ｚ 通过 Ｓ Ｍ、 Ｓ Ｅ ＸＰ
等手段 分析 了陶瓷层 的表 面形貌和 ｗ 元素含 量及 其组成 。结果表 明 ： 氧化 起弧 发 生前 ， Ｎａｗ 能促使 阳极 氧化 膜
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒｃ
制约微弧氧化技术应用开发的几个科学问题
制约微弧氧化技术应用开发的几个科学问题蒋百灵;刘东杰【摘要】针对铝、镁合金微弧氧化技术应用开发中存在的溶质元素作用机理不明、电量消耗与陶瓷层增厚关系机制不清、所得陶瓷层性能尚不能满足苛刻环境下的耐蚀性要求等应用瓶颈,结合已有的试验结果,分析了微弧氧化陶瓷层形成和增厚过程中溶质元素的作用机制,探讨了通过溶液体系增加沉积层阻抗和依据等通量变换原理增大峰值电流两条途径缩短起弧时间以降低电量消耗的可能方法,提出了利用陶瓷层表面均布盲性微孔的形貌特征,制备有机-无机复合涂层的研究思想,以期为铝、镁合金微弧氧化处理的技术进步起到促进作用.%The development of and application of micro-arc oxidation (MAO) technology of aluminum and magnesium alloy were severely restricted by unknown mechanism of function of solute elements, unclear relationship between power consumption and ceramic coating thickness and undesirable resistance of the coating to harsh corrosive environment. The solute elements during MAO coating formation and growth was analyzed based on the previous experimental data. A possible way to lower power consumption by shortening arcing time was proposed and discussed, which can be carried out by increasing the deposited layer impedance using optimum electrolyte systems and promoting the peak current based on an isoflux transformation principle. An organic-inorganic duplex layers design was proposed to fabricate organic layer on the top blind micropores surface of MAO coating, with the purpose of promoting the coating performances and improving the MAO technical advance of Al and Mg alloys.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2011(021)010【总页数】6页(P2402-2407)【关键词】铝、镁合金;微弧氧化;微弧电泳;复合涂层【作者】蒋百灵;刘东杰【作者单位】西安理工大学材料科学与工程学院,西安710048;西安理工大学材料科学与工程学院,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TG146.2镁合金的轻质和能量衰减特性已引起加工制造业的广泛关注，但由于其抗连接(电偶)、高温和大气腐蚀性能差，需进行适当的表面防护处理方可用于汽车等交通行业。
铝、镁合金微弧氧化技术研究现状和产业化前景
1
微弧氧化技术
微弧氧化概念的提出于 20 世纪 50 年代， 70 年代 ［ ］ 2 ~ 4 后期逐步引起国外学术界的研究兴趣 ， 80 年代开
［ 5~ 10 ］ 始成为国内外学者的研究热点 ， 期间出现了 “微 ［ ［ ［ 2］ 8］ 10 ］ 弧氧化 ” 、 “ 表面陶瓷化 ” 和 “微等离子体氧化 ”
微弧氧化设备， 则电源系统的电流输出高达 l500 A ， 而 镁、 铝合金微弧氧化过程所需的击穿电压多在400 V ! 同时为了保证陶瓷层的致密性， 还需将网 700 V 之间， 电频率变频至 300பைடு நூலகம்~z !800 ~z ， 甚至更高。在高压、 高 频条件输出l500 A 以上的大电流， 不仅电源系统研制 代价太大， 还必须配备庞大的冷却系统， 使电解液温度 保持在 30 C 左右， 以防止温 度 太 高 而 大 量 蒸 发。另 外， 如此高的能耗必然使单位面积的处理成本偏高而 难以被市场接受， 况且一次处理表面积为 l m2 乃是批 量生产条件下的最低指标。因此， 要开发出满足企业 批量生产要求的微弧氧化设备， 则必须深入研究微弧 24
2 ［ ll ］ 做出膜层结构与对应电压间的关系 ［ ］
氧化的反应机理， 建立新的理论体系， 使处理过程中单 位面积的电流密度降低到 l00 A／ 一次性处理 m2 左右， 2 面积大于l m ， 在满足产量的前提下降低成本和提高 效率。
2
镁合金微弧氧化机理及耐蚀性研究
! " # 镁合金微弧氧化机理的探讨 图l 为镁合金试样微弧氧化初期形成过程及后期 生长过程不同阶段的表面形貌照片。图 la 为微弧氧 化处理前 MB8 镁合金试样的原始组织。当通电 30s 时， 在试样表面出现许多电击穿坑， 其它部位没有发生 明显变化 （图 l b ） ； 通电 40s 时， 试样表面局部出现团 絮状的氧化膜 （图 lc ） ； 通电50s 时， 团絮聚集汇合而成 更大的团絮， 其各团絮之间有较宽的网状带沟 （图ld ） ； 通电60s 时， 团絮表面及网状带沟处都开始出现微孔， 直径约为0. l " （图le ） ； 通电70s 时， 微孔的孔 m! 0. 2" m 径变大， 直径约为 0. 3" 团絮之间带沟的深 m !0. 4" m， 度明显变浅， 先前连续的网状沟带变的断断续续， 表面 比60s 时变的相对平整些 （图 lf ） ； 通电 90s 时， 在表面 已观察不到前期的电击穿坑及网状带沟等缺陷， 全部 为微弧 放 电 所 形 成 的 击 穿 微 孔， 直 径 约 为 0. 8 " m! 表面平整 （图 l g ） ； 通电 l0 m 其表面局部 l. 2 " m， i n 时， 开始出现较大的击穿孔洞， 直径约为 4 " 其它 m! 5" m， 部位仍为细小的微孔及熔融颗粒， 这与此时微弧氧化 过程所观察到局部出现较大火花的现象一致 （图 l h ） ； 通电30 m 表面全部为较大的熔融颗粒， 放电微 i n 时， 并且颗粒之间 孔， 孔径也变大， 直径约为 7 " m !8 " m， 出现裂纹， 表面变的凹凸不平 （图 li ） 。从试验观察结 果来看， 在通电 55s 以前为阳极氧化膜的沉积与扩展 过程， 在通电55s 以后， 开始发生微弧放电现象， 在试 样表面形成一层陶瓷膜层。当控制电源接通以后， 电 流从小逐渐变大， 最后稳定在设定值附近， 控制电压从 零开始不断升高， 在短短的 2 m i n 内电压峰值升高到 随氧化过程的进行， 电压缓慢升高。根据 300 V 左右， 图l 中的试验观察可将其整个过程分为 3 个阶段， 即 阳极沉积阶段， 微弧阶段和局部弧光阶段。在产生火 ， 此 花放电现象以前称之为阳极沉积阶段 （图 l b 、 c、 d） 阶段文献 ［ 也称之为普通阳极氧化阶段； 当试样表 l3 ］ 面开始出现大量、 密集、 细小、 均匀的白色火花时， 表明 已发生火花放电， 随后火花密度逐渐减小， 火花颜色从 白色开始变成桔黄色， 但火花仍然密集均匀， 所形成的 膜层致密， 微孔孔径较小， 此阶段称之为微弧阶段 （图 ； 当试样表面局部开始出现大的弧斑时， 此后 le 、 f、 g） ， 所形成陶瓷层的表面 称之为局部弧光阶段 （图 l h 、 i） 微孔孔径较大， 有时还会发生局部膜层烧损现象。
铝合金微弧氧化陶瓷膜性能、组织结构与生长机制的开题报告
铝合金微弧氧化陶瓷膜性能、组织结构与生长机制
的开题报告
1.研究背景：
铝合金是一种常见的轻金属材料，具有良好的物理和化学性质，广
泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。
然而，铝合金表面容易受
到机械冲击、腐蚀和氧化等因素的影响，降低了其使用寿命和性能。
因此，研究提高铝合金表面性能的方法和技术至关重要。
微弧氧化是一种
新兴的表面改性技术，可以形成陶瓷膜，提高铝合金表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
2.研究目的：
本研究旨在探究铝合金微弧氧化陶瓷膜的性能、组织结构与生长机制，为铝合金表面改性提供理论和实验依据。
3.研究内容：
（1）铝合金微弧氧化陶瓷膜的制备方法和工艺条件研究。
（2）分析铝合金微弧氧化陶瓷膜的性能，包括硬度、耐磨性、耐腐蚀性等。
（3）研究铝合金微弧氧化陶瓷膜的组织结构特征和形成机制，包括膜层厚度、孔隙度、晶体结构等。
（4）探究制备条件对铝合金微弧氧化陶瓷膜性能和组织结构的影响。
4.研究方法：
（1）采用微弧氧化技术制备铝合金陶瓷膜，通过SEM、XRD、EDS 等分析方法对样品进行表面形貌、成分组成以及膜层结构等方面的分析。
（2）通过比较不同制备条件下的样品表面性能、组织结构等特征，探究制备条件对铝合金陶瓷膜的影响。
（3）运用电化学测试和耐磨试验，评价铝合金陶瓷膜的耐腐蚀性与耐磨性。
5.研究意义：
本研究可为铝合金表面改性提供科学依据和技术支持，通过微弧氧化陶瓷膜提高铝合金表面的性能，具有重要的工业应用价值。
铝合金、镁合金微弧氧化功能陶瓷膜的研究进展
1 铝合金 、 镁合金微弧氧化陶瓷膜研究现状
制备微弧氧化功能陶瓷膜有两种途径 : 一是通 过制备掺有所需元素的氧化膜 ; 二是使胶体或微粒 吸附或沉积在氧化膜的微孔中 , 使膜具有一定的功
基项目
2
Nov. 2008
Electropla t ing & Pollut ion Contr ol
摘要 : 综述铝合金 、 镁合金微弧氧化功能陶瓷膜的研 究现 状 。对铝 合金 、 镁 合金微弧氧 化法制备装 饰 、 耐磨 、 耐蚀、 润滑和生
物功能陶瓷膜等原理 、 特点和工艺进展进行了概述 ,并 分析了微弧氧化技术制备功能陶瓷膜的研究进展 。
关键词 : 微弧氧化 ; 功能陶瓷膜 ; 铝合金 ; 镁合金
2008 年 11 月
电镀与环保
第 28 卷第 6 期 ( 总第 164 期) 1
综 述 铝 合金 、 镁合 金微弧 氧化 功能 陶瓷 膜的研 究进 展
Progress in St udy of Funct iona l Cera mic Coa t ings Pr epa red by Micr o2 a rc Oxidat ion on Al Alloys a nd Mg All oys
王彩丽1 , 赵立新 2 , 邵忠财1 ( 1. 沈阳理工大学 环境与化学工程学院 ,辽宁 沈阳 110168 ; 2. 牡丹江师范学院 物理系 , 黑龙江 牡丹江 157400) WANG Ca i2l i1 , ZHAO L i2xin2 , S HAO Zhong2ca i1 ( 1. Envi ronment & Che mical Engineering Coll ege , Sha nya ng Uni versit y of Technology , Shenyang 110168 , Chi na ; 2. Physics Depart ment , M uda njia ng Nor mal College , M uda njia ng 157400 , Chi na )