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鋁合金微弧氧化工藝研究內(nèi)容：電解液

關(guān) 鍵 詞：鋁合金，微弧，氧化，工藝研究，概況，電解液

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內(nèi)  容：

電解液體系

   電解液分為堿性電解液和酸性電解液2類。酸性電解液由于對(duì)環(huán)境有污染，現(xiàn)在較少應(yīng)用；廣泛研究和應(yīng)用的是弱堿性電解液，其優(yōu)點(diǎn)是在陽(yáng)極生成的鋁離子可以很容易地轉(zhuǎn)變?yōu)閹ж?fù)電的膠體粒子而被重新利用[19]。堿性電解液分為四大體系：硅酸鹽電解液、氫氧化鈉電解液、磷酸鹽電解液和鋁酸鹽電解液。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，選擇的電解液組成要與被改性的鋁合金材料相配合，電解液有良好的電導(dǎo)率，以及對(duì)鋁合金及其氧化膜具有一定的溶解作用和鈍化作用[8]。硅酸鹽電解液的應(yīng)用最為廣泛。與其他體系相比，硅酸鹽電解液對(duì)環(huán)境無(wú)污染，但溶液壽命短，能耗大。4種體系下，陶瓷膜的生長(zhǎng)規(guī)律基本相同，微弧氧化初始階段成膜速率都比較快，其中以氫氧化鈉體系和鋁酸鹽體系尤為顯著，超過(guò)一定的氧化時(shí)間后，成膜速率都有所下降，但不同的實(shí)驗(yàn)條件下，時(shí)間的拐點(diǎn)不同。電解液種類對(duì)陶瓷膜中a—Al203的相對(duì)含量(P值)和陶瓷膜的元素成分影響很大，磷酸鹽和鋁酸鹽溶液中制備的陶瓷膜P值較高，在硅酸鹽溶液中生成的陶瓷膜表面較粗糙，氫氧化鈉溶液體系中生成的陶瓷膜較平滑。不同溶液體系對(duì)微弧氧化制備的陶瓷膜硬度的影響趨勢(shì)相似[20-21]�，F(xiàn)在大多采用復(fù)合電解液，按照陶瓷膜的不同用途，如耐磨陶瓷膜、耐腐蝕陶瓷膜、裝飾陶瓷膜、耐熱隔熱陶瓷膜及絕緣陶瓷膜等，有針對(duì)性地選用復(fù)合電解液。

電解液濃度

   適當(dāng)增加電解液濃度，能提高溶液電導(dǎo)率，并降低起弧電壓和正常工作電壓。膜層厚度隨電解液濃度的增大而增大，成膜速率相應(yīng)加快，膜層致密度有一定程度的提高；當(dāng)電解液濃度增大到一定程度后，由于引起的放電電流過(guò)大，使膜層表面放電微孔增大，以及表層氧化鋁晶體顆粒變大，陶瓷膜致密度和均勻性下降，，粗糙度增大，硬度下降[22]。于鳳榮等吲的研究指出，當(dāng)電解液的濃度較高時(shí)，由于連續(xù)雪崩式的動(dòng)態(tài)波動(dòng)效應(yīng)影響顯著，致使陶瓷膜的成膜速率和顯微硬度隨濃度的變化而出現(xiàn)較大的波動(dòng)。

電解液溫度

   鋁合金和氧等離子體反應(yīng)生成氧化鋁的過(guò)程是吸熱過(guò)程，適當(dāng)提高溶液溫度有利于正向反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)也加快了氧等離子體向試樣表面的擴(kuò)散，使成膜速率提高。另外，有研究[24]表明，成膜速率隨溶液溫度的升高而增大，但當(dāng)溶液溫度超過(guò)40 ℃時(shí)，成膜速率又會(huì)降低。為了使反應(yīng)順利地進(jìn)行，必須合理地控制電解液溫度，有利于防止電解液飛濺，同時(shí)防止陶瓷膜局部燒焦；因此，微弧氧化工藝過(guò)程需要一套良好的冷卻系統(tǒng)。

添加劑

為了增強(qiáng)陶瓷膜性能、提高電解液的工作能力，需要在電解液中加入添加劑。在鋁酸鹽和鉬酸鹽體系電解液中加入一定量十一酸甲酯和十二酸甲酯[25]，可以使微弧氧化電流下降至3～5 A，電解液溫度保持在35 ℃以下長(zhǎng)時(shí)間不升高，陶瓷膜更加均勻、致密，耐蝕性大大增強(qiáng)。乙二胺四乙酸和十二烷基苯磺酸鈉[26]作為穩(wěn)定劑，可延長(zhǎng)電解液使用壽命，提高成膜速率，但對(duì)膜層性能的改善不大。在電解液中加入穩(wěn)定劑胺鹽[27]，可以使陶瓷膜表面微孔變小，表面光潔度提高，從而使陶瓷膜前期磨損失重較小。Na2W04[28]是一種良好的緩蝕劑，反應(yīng)前能夠使鋁合金表面迅速生成一層鈍化層，反應(yīng)后制得的復(fù)合陶瓷層光滑致密，耐磨性較好。在磷酸鹽電解液中添加適量硼酸鹽可提高陶瓷膜的表面附著力，有利于染料在鋁合金表面持久黏附[29]。

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