分析微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响
铝及铝合金的微弧氧化技术
铝及铝合金的微弧氧化技术1．技术内容及技术关键（1）微弧氧化技术的内容和工艺流程铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微弧氧化；后处理三部分。
其工艺流程如下：铝基工件→化学除油→清洗→微弧氧化→清洗→后处理→成品检验。
（2）微弧氧化电解液组成及工艺条件例1.电解液组成：K2SiO3 5～10g/L，Na2O2 4～6g/L，NaF 0.5～1g/L，CH3COONa 2～3g/L，Na3VO3 1～3g/L；溶液pH为11～13；温度为20～50℃；阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V，并保持5～10s，然后将阳极氧化电压上升至450V，电解5～10min。
例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O·nSiO2（钾水玻璃）水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min；第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在70g/L的Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。
阴极材料为：不锈钢板；溶液温度为20～50℃。
（3）影响因素①合金材料及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。
对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。
对于粗糙度较高的工件，经微弧氧化处理后表面得到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件，经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。
②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。
不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。
微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。
溶液的pH范围一般在9～13之间。
根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。
在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之，成膜速度较慢，溶液温度上升较快。
压铸铝微弧氧化
压铸铝微弧氧化压铸铝微弧氧化是一种常用的表面处理技术，通过在铝合金表面形成一层致密、均匀的硬质陶瓷氧化膜，提高了铝合金的耐磨、耐腐蚀和装饰性能。
本文将从压铸铝的特点、微弧氧化的原理和工艺以及应用领域等方面进行介绍。
一、压铸铝的特点压铸铝是一种常用的铝合金材料，具有重量轻、强度高、导热性好、可塑性强等特点。
压铸铝制品广泛应用于汽车、航空航天、电子电器和通讯等领域，如汽车发动机壳体、电子外壳等。
然而，压铸铝表面易受到氧化、腐蚀和磨损的影响，降低了其使用寿命和外观质量。
二、微弧氧化的原理和工艺微弧氧化是一种在电解液中利用阳极氧化原理形成氧化膜的表面处理技术。
其原理是将铝制品作为阳极，在电解液中施加一定的电压和电流，通过电解反应在铝表面形成氧化膜。
与传统的阳极氧化相比，微弧氧化在电解液中加入了一定的添加剂，通过调节电解液的成分和工艺参数，使得氧化膜的成分和性能得到改善。
微弧氧化工艺一般包括预处理、电解液配制、氧化处理和后处理等步骤。
预处理主要是清洗和除油，以保证铝表面的干净和无油污。
电解液配制是根据具体的要求和工艺参数，选择合适的电解液配方。
氧化处理是通过在电解液中施加一定的电压和电流，使铝表面形成氧化膜。
后处理是对氧化膜进行密封处理，提高其耐腐蚀性能。
压铸铝微弧氧化技术具有广泛的应用领域。
首先，压铸铝微弧氧化可以提高铝制品的耐磨性能。
通过微弧氧化处理，铝表面形成了一层硬质陶瓷氧化膜，使得铝制品具有较高的硬度和耐磨性，延长了使用寿命。
其次，压铸铝微弧氧化可以提高铝制品的耐腐蚀性能。
氧化膜具有致密的结构，能够有效阻隔外界的腐蚀介质，保护铝制品不受腐蚀。
此外，压铸铝微弧氧化还可以提高铝制品的装饰性能。
氧化膜可以通过染色和封孔等处理，实现不同颜色和纹理的表面效果，提高了铝制品的美观性。
总结起来，压铸铝微弧氧化是一种重要的表面处理技术，通过在铝合金表面形成一层硬质陶瓷氧化膜，提高了铝合金的耐磨、耐腐蚀和装饰性能。
《Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备与性能研究》
《Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备与性能研究》篇一摘要：本文着重探讨了Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备方法、结构特点及性能研究。
首先，通过化学镀和电镀的方法制备了Al-Nd合金镀层，对其制备工艺、成分和结构进行了详细分析。
接着，研究了微弧氧化膜的制备过程及其对基材表面性能的影响。
最后，通过实验数据和结果分析，探讨了Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的耐腐蚀性、硬度、耐磨性等性能特点。
一、引言随着科技的发展，金属表面处理技术日益受到重视。
Al-Nd 合金镀层及微弧氧化膜作为金属表面处理的重要手段，在提高金属材料的耐腐蚀性、硬度、耐磨性等方面具有显著优势。
本文旨在研究Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的制备方法、结构特点及性能，为实际应用提供理论依据。
二、Al-Nd合金镀层的制备与结构分析1. 制备方法Al-Nd合金镀层的制备主要采用化学镀和电镀相结合的方法。
首先，通过化学镀在金属基材上形成一层均匀的镍层，然后在此基础上进行电镀，将Nd元素引入到合金中，形成Al-Nd合金镀层。
2. 成分与结构分析通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，对Al-Nd合金镀层的成分和结构进行了分析。
结果表明，Al-Nd 合金镀层具有均匀的成分分布和致密的微观结构。
三、微弧氧化膜的制备与性能研究1. 制备过程微弧氧化膜的制备主要通过在电解液中，通过电弧放电的方式在金属基材表面形成一层致密的氧化膜。
该过程涉及电解液的组成、电压、电流等参数的控制。
2. 性能研究微弧氧化膜具有较高的耐腐蚀性、硬度和耐磨性。
通过浸泡实验、划痕实验和摩擦磨损实验等方法，对微弧氧化膜的性能进行了评估。
结果表明，微弧氧化膜能有效提高基材的耐腐蚀性和耐磨性。
四、Al-Nd合金镀层及微弧氧化膜的性能对比与分析通过对比Al-Nd合金镀层和微弧氧化膜的耐腐蚀性、硬度、耐磨性等性能，发现两者均能显著提高基材的性能。
然而，Al-Nd合金镀层在硬度方面表现更优，而微弧氧化膜在耐腐蚀性和耐磨性方面具有更好的性能。
微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究
微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究摘要：铝合金因密度小、比强度高等特点而被广泛应用于航空、航天和其他民用工业中,但其硬度低、不耐磨损。
为了提高铝合金的硬度、耐磨性、耐蚀性以及涂装等性能,须对铝合金表面进行处理。
其中,阳极氧化处理或硬质阳极氧化处理是最常用的方法之一。
近年来,微弧氧化技术(Micro-arc oxidation,MAO)在国内外迅速发展,它是在普通阳极氧化的基础上,利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应,从而在铝、钛、镁金属及其合金表面形成陶瓷氧化膜。
该技术工艺简单,生成的氧化膜均匀致密,与基体结合强度高,能够大幅度提高阀金属的力学性能,在航天、航空、汽车、电子和机械等行业中具有巨大的应用前景。
关键词：微弧氧化；铝合金；耐磨性；分析1导言微弧氧化技术是在传统的液相电化学氧化反应的基础上发展起来的。
它将工作区域引入到高压放电区域，使金属表面处在微弧形成的等离子体高温（约3000 K）、高压（20~50 MPa）作用下，在金属表面原位生成坚硬、致密的陶瓷氧化膜，如铝合金表面微弧氧化膜主要由α-Al2O3，γ-Al2O3相组成，所得的氧化膜硬度高、与基体结合牢固、结构致密，大大提高了有色金属的耐磨损、耐腐蚀、抗高温冲击及电特性等多种性能。
2微弧氧化技术的机理20世纪30年代初,研究人员等第一次报道了强电场下浸在液体里的金属表面会发生火花放电现象,而且火花对氧化膜具有破坏作用。
后来发现,利用该现象也可制成氧化膜涂层,最初应用于镁合金防腐。
从20世纪70年代开始,美国、德国和前苏联相继开展了这方面的研究。
Vigh等阐述了产生火花放电的原因,提出了“电子雪崩”模型,并利用该模型对放电过程中的析氧反应进行了解释。
Van等随后进一步研究了火花放电的整个过程,指出“电子雪崩”总是在氧化膜最薄弱、最容易被击穿的区域首先进行,而放电时的巨大热应力则是产生“电子雪崩”的主要动力,与此同时,Nikoiaev等提出了微桥放电模型。
微弧氧化对6061铝合金衬套尺寸精度及性能的影响
表2 4组微弧氧化试验工艺参数
［中图分类号］TG174.451
［文献标识码］A
［文章编号］1001-1560(2021 )06-0107-05
Efifects of Micro-Arc Oxidation on Dimensional Accuracy and Properties of 6061 Aluminum Alloy Bush
目前针对铝合金的微弧氧化研究主要集中在陶瓷 膜层的制备过程、形成机理、工艺参数、力学性能等方 面,而有关膜层结构和精密薄壁件微弧氧化前后尺寸 精度的研究较少。为此,本工作以航空发动机燃油控 制系统附件6061铝合金衬套试件为研究对象，对其进 行不同工艺的微弧氧化处理,并对陶瓷膜层微观组织、 成分、表面硬度进行检测分析；由于精密偶件——活门 衬套是燃油附件的核心零件，其尺寸精度对燃油控制 系统的性能和可靠性有着重要的影响,尤其衬套类零 件表面存在形状各异的节流型孔、不对称的矩形、不同 角度的型面、圆弧等组合而成的窗口，窗口型面用来控 制燃油的流量和压力，其分油边要求保持光洁锐边,衬 套类零件内孔的尺寸精度和形状精度要求非常高 。因 此，采用三坐标测量仪、圆柱度仪、表面粗糙度仪分别 测量其在微弧氧化处理前后内径尺寸、内孔圆柱度、表 面粗糙度等关键尺寸的变化。通过关键尺寸及表面质 量的检测结果反馈，不断优化6061铝合金衬套的微弧 氧化处理工艺参数及方法,为后期微弧氧化技术工程 化应用奠定了一定的基础。
压铸铝合金微弧氧化
压铸铝合金微弧氧化
压铸铝合金微弧氧化，这是一种新兴的表面处理工艺。
它的英文原文是
Micro-Arc Oxidation(MAO)，它能够使得压铸铝合金有更好的表面性能，可以提高产品的缓蚀性和抗腐蚀性。
该工艺是一种低温微弧氧化，在此工艺当中，就是利用电解液中的氧化剂以及
压铸铝合金表面的电流产生一支微细的电弧，使压铸铝合金表面的温度升高，形成一层由氧化铝和氧化镁组成的复合氧化膜，使其表面性能得到改善。
除此之外，该工艺还具有以下几个优点：
首先，该工艺的反应温度低，这种低温的复合氧化膜可以覆盖到表面的细小较
深的细节，因此对加工铝合金表面有更好的表现。
其次，该工艺可以节省能源与原料，可以把电能转换成反应能，不仅节约原料，而且还以较高的效率实现反应。
最后，该工艺有利于改善压铸铝合金表面结构，使其表面更加致密、平整，有
助于改善表面粗糙度，提高产品的缓蚀性和抗腐蚀性。
综上所述，压铸铝合金微弧氧化这种新型的表面处理技术，具有温度低、能源
和原料节约、表面结构优良，抗腐蚀性高等优点，可以在提高压铸铝合金表面性能的基础上有效的降低成本，使得压铸铝合金的应用范围更加广泛。
表面氧化物对铝合金接头拉伸性能的影响
过 去 的 十几 年 里 ， 合 金焊 技 术 已经 广 泛 应 用 于汽 铝
车 、 洋 工 业和 航 天航 空 工业 。 而 当焊 接 工 艺参 海 Ｌ然 ２ 数 选 取不 当时 ， 接 面 的氧 化 膜被 打 碎后 ， 焊 缝 中 对 在
形 成难 熔 的氧化 膜 。 ｃ ｅｓ ｎａ 人通 过对 比 ６ｍｍ Ｄｉ ｒｏ ￣等 ｋ ］
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萍 乡高等专科 学校 学报
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第２ ９卷第 ３ 期
Ｖ０ ． ９ Ｎ０． １ ２ ３
萍乡高 等专科 学校 学报
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２１ ０ ２年 ６月
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表 面 氧 化 物 对 铝 合 金 接 头 拉 伸 性 能 的 影 响
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铝合金表面微弧氧化处理
铝合金表面微弧氧化处理
来永春
【期刊名称】《轻合金加工技术》
【年(卷),期】2002(030)010
【摘要】微弧氧化技术可以在铝合金表面上原位生长20～200μm的陶瓷氧化膜,该膜具有HV800～1500的显微硬度,能大大地提高材料表面的耐磨、耐蚀、耐压绝缘和抗高温冲击性能,在纺织、机械等工业部门中具有广阔的应用前景.
【总页数】4页(P31-33,35)
【作者】来永春
【作者单位】北京师范大学射线束技术与材料改性教育部重点实验室;北京市辐射中心;北京师范大学低能核物理研究所,北京,100875
【正文语种】中文
【中图分类】TG179;TG174.451
【相关文献】
1.等离子体微弧氧化表面处理LY12铝合金的高温拉伸性能 [J], 滕敏;李垚;赫晓东;关春龙
2.铝合金表面等离子微弧氧化处理技术 [J], 来永春;施修龄;华铭
3.微弧氧化技术在ZL109铸造铝合金活塞头表面优化处理中的应用研究 [J], 关长辉
4.铝合金表面手持式微弧氧化处理工艺研究 [J], 吕鹏翔;尹婷婷;姜岩;李红艳;杨夏文;吴天乐
5.2024铝合金表面微弧氧化及封孔处理对其疲劳性能的影响 [J], 闻勃;郭兴伍;陈洁;吴松林;易俊兰;朱荣玉;丁文江
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分析微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响
摘要：弧氧化技术又称微等离子体氧化、火花放电阳极氧化。
它是将铝，镁，
钛等有色金属及其合金，在适当的电参数条件下使其与电解液中的溶质发生反应，最终在金属表面生成了具有一定厚度的陶瓷膜。
利用该技术在铝及其合金上生长
一层Al2O3陶瓷膜，该陶瓷膜具有良好的耐磨、耐蚀性，而且可通过改变电参数
和电解液等得到不同性能、不同颜色的陶瓷膜。
关键词：微弧氧化；表面处理；铝合金拉伸；性能
铝合金本身存在一定的缺点，比如其硬度低、耐磨性差，所以要进行一定的
处理。
微弧氧化技术的诞生，使得它克服了传统阳极氧化的不足，该技术可以控
制工艺过程，能够生成具有优异的耐磨和耐蚀性能的陶瓷薄膜，与其他技术相比
较有较高的硬度和绝缘电阻，并且大大提高了膜层的综合性能；此技术具有很多
的优点，比如工艺简单，操作简易，效率高、环保；开创了一个新的技术。
但此
技术的应用会对铝合金表面的拉伸性能产生一定的影响，笔者在本文进行了探讨。
1.微弧氧化技术
1.1微弧氧化的基本原理
微弧氧化工艺的基础，是在阳极氧化工艺上慢慢摸索出来的。
阳极需要进行
氧化，其在法拉第区进行，升高金属阳极的电位，这样会升高金属阳极的电流，
连续的升压，当升到一定的强度时，会进入电火花放电区，此时，会属阳极会出
现一些特殊的现象，比如铝合金表面会出现电晕、辉光及电火花放电现象，发生
微区放电现象。
笔者本文通过对铝阳极为例，铝的阳极氧化膜的成份是A12O3、
Y-AI2O3和AIOOH。
由于铝的氧化物在高温会出现一定的转化，如下：所以一般在进行微区高温高压等离子体放电的阶段，铝阳极氧化膜的转变过
程会出现晶化转变，比如Y—A1203和a—A1203，形成微弧陶瓷氧化膜，具有高
硬度及良好耐腐蚀性，一般情况下陶瓷氧化膜的显微硬度可以达到2000HV以上。
继续升高电压，这时会进入弧光放电区，此时会出现阳极表面电流密度增大，并
伴有强烈的弧光放电现象。
由于弧光放电时会产生强大的冲击力，所以微弧氧化
应避免弧光放电区。
1.2微弧氧化的特点
微弧氧化技术是近几十年发展起来的铝合金表面处理的新技术，目前微弧氧
化技术不是很成熟，还处于研究阶段，对其描述的资料较少。
但铝合金微弧氧化
技术有其独特的优点：
1.2.1耐磨性能高
一般情况下，Al、Mg、Ti 合金，在进行微弧氧化后会产生Al2O3、MgO、
TiO2。
陶瓷相的产物是具有很强的硬度，所以经微弧氧化的铝合金具有很高的硬度，最硬的硬度可达2500 HV，因此铝合金表面具有优越的耐磨强度，其耐磨性
大大高于传统工艺的膜层.其优良的耐磨性还与一些特殊的因素有关，比如润滑油
的自润滑特性有关。
1.2.2耐腐蚀性能高
一般在经微弧氧化后的陶瓷层会存在大量的喷射口，但是这些喷射口一般为
盲孔；与此同时陶瓷层具可分为三层结构，疏松层、致密层以及过渡层，这样的
分层结构能够为金属内部起到良好的保护作用，所以能够提高耐腐蚀性能。
1.2.3工序简单、生产效率高
微弧氧化技术一般处理工序简单，且生产速度快，一般情况下，要完成一个
完整的微弧氧化要做到以下的流程：除油—清洗—氧化—清洗—封孔—烘干。
与
传统的氧化工艺相比较，工序减少，且花费时间也减少，一般仅需l0min 左右，
大大提高了生产效率，且降低了成本，增加企业的收益。
1.2.4厚度、颜色均匀
在进行微弧氧化操作时，其正极是与电源正极相接浸在溶液里的工件作，其
负极是与电源负极相连的不锈钢板。
加入电源以后，工件表面的电线要实现均匀
分布，这样做的目的是使得陶瓷膜层的厚度以及色泽均匀。
据前人研究表明，利
用微弧氧化强化技术，可以在对陶瓷膜的形成后，产生一套稳定的陶瓷膜层。
1.2.5环保
在进行微弧氧化操作时，溶液中的各种离子只起导电作用，并且基本上不会
消耗，所以能够循环使用，使用寿命高。
另外，微弧氧化溶液一般呈中性或碱性，并且溶液中不含有重金属元素，所以说微弧氧化技术是环保的，无污染的。
2.微弧氧化对铝合金拉伸性能的影响
微弧氧化会产生不同厚度的氧化膜，并且不同厚度的氧化膜对铝合金的拉伸
性能不同，以LY12CZ铝合金为例，其中O代表没有被氧化的试样，且表中每个
数据都是在进行三次实验后得到的试样数据的平均值。
试验结束后，通过绘制出
的应力-应变曲线，可以发现弹性变形部分具有线性关系，所以能够计算出弹性模量E。
通过表1，我们可以读取O、A、B、C样品的数据，我们可以发现在对
LY12CZ铝合金进行微弧氧化后，其表面可以形成60～160μm厚陶瓷氧化膜，所
以对其伸性能影响不大。
从总体来看，微弧氧化的样品中的一些参数有所变化，
如σs、σb、δ、E值有所降低.
铝合金微弧氧化膜具有两层结构，致密层和表面疏松层，其中一半以上是致
密层，大约占2/3。
由于微弧区，在一般情况下是快速凝固，且受到热应力的影响，所以会在膜层表面出现小的裂纹。
举例说明，比如将A、B、C样品通过特殊
处理以后，得到样品A1、B1、C1，能够降低铝合金表面的粗糙程度，同是也能消除细小的裂纹。
一般情况下，不同膜层厚度的样品，在经过打磨以下其抗拉强度
会出现一定的变化，正如前面所说到的，铝合金表面氧化后，其σb有所下降，
但是一般情况下其底线是5%，但是A表面磨光后σb却保持不变，我们在图中可
以看到样品B、C的值有所增加。
与前文的表1进行比较，σs、δ也会出现与σb
一样的变化规律，那就是在打磨样品以后，σs、δ在比未打磨的样品有所提高，
通常膜较薄且保持不变。
但是我们发现不管氧化膜是否经过打磨，其σs、σb、δ
值总是低于未经处理的铝合金表面的试样。
3 微弧氧化技术的发展趋势
将微弧氧化技术应用在铝合金表面改性中，可制备出高硬度、高结合强度的
陶瓷膜层，能使铝合金原有的耐磨性差的问题得到大幅度提高，可解决铝合金耐
磨性差的问题，并且改善与提高铝合金的耐腐蚀性。
随着人们对微弧氧化技术的
不断探索以及该技术日益表现出的独特的优点，微弧氧化技术在金属表面改性技
术领域展示了更为广泛的应用前景，预计其发展趋势有以下几个方面：微弧氧化电源的优化设计：微弧氧化的合适放电区间较窄，要求对放电后的
电参数控制比较精确，大电流、高电压对供电电源提出了高要求，由于对微弧氧
化本质认识限制，使得电源的设计及制造仍停留在经验摸索层面上，带有很大的
盲目性。
电解液的合理开发及选择：缺乏对单组分电解液及反应机理的深入研究，电
解液的选择停留在经验摸索上，难以与微弧氧化电源的合理衔接，进行陶瓷膜层
的构造设计。
提高微弧氧化效率：电源消耗的能耗中用到膜层生长的大约为10～30%之间，提高微弧氧化效率也是微弧氧化技术得已推广应用的关键因素之一，还存在电解
液冷却困难，消除噪声等问题。
微弧氧化陶瓷膜着色工艺：目前对制备颜色均匀的微弧氧化陶瓷膜的研究重
视不够，一步方法完成特定颜色性能良好的陶瓷膜较为困难。
4 .结语
本文通过探讨LY12CZ铝合金经微弧氧化后，其表面的陶瓷膜层是否会对铝合
金的拉伸强度造成影响，实验结果表明它对铝合金拉伸性能影响不大，同是试样
在经过氧化之后，其参数σs、σb、δ、E值都降低但下降量不超过5%，并且ψ值
还会出现小幅度的增加。
打磨试样与未磨试样相比，打磨会把氧化膜去掉，所以
会导致ψ值降低，但是实验结果表明，氧化膜较厚的试样一般σs、σb、δ值会提高。
总之，微弧氧化前后会对拉伸强度造成一定的影响，但是影响不大。
参考文献：
[1]黄娜莎，倪益华，杨将新，刘远彬.铝合金表面改性技术的研究与进展[J].轻工
机械，2010（4）.。