添加剂对铝合金微弧氧化陶瓷层生长过程和性能的影响及溶液失效分析

• 作 者: 赵仁兵
• 发表日期: 2006年期
• 关键词: 微弧氧化 铝合金 黑度 附着力 失效

在磷酸盐溶液中分别加入NH₄VO₃和Na₂WO₄,通过微弧氧化工艺在6061铝合金上制备了黑色和灰色陶瓷膜。研究了NH₄VO₃和Na₂WO₄的含量对膜层性能及生长过程中能量的影响。采用pH-k（电导率）法分析了电解液失效的原因,借助SEM、XPS分析了陶瓷层的表面形貌和W、V元素的含量及其组成,探讨了NH₄VO₃、Na₂WO₄在微弧氧化过程中的作用机理。结果表明:NH₄VO₃和Na₂WO₄的含量对陶瓷层的性能及形成过程中的能量有较大影响。随着NH₄VO₃含量的增加,膜层黑度增加,沉积物附着力降低,粗糙度先减小后增大,膜层耐磨性和厚度先增大后减小;随着溶液温度增加,膜层粗糙度、黑度减小,沉积物附着力增大,膜厚先增大后减小;当NH₄VO₃浓度为5～8g/L,溶液温度为40℃时,膜层表现出优异的综合性能。随着Na₂WO₄含量的增加,膜层厚度增加,耐磨性先增后减;在Na₂WO₄浓度为7g/L时,随电流密度的增加,膜层厚度增加,表面粗糙度、膜层前期磨损量相对增加,后期趋于平稳;氧化起弧发生前,Na₂WO₄能促使阳极氧化膜的形成,氧化起弧发生后,进入膜层并参与反应,并以WO₃和W₁₈O₄₉存在膜层中;当Na₂WO₄含量为5～7g/L,膜层具有很好的致密性和耐磨性。两种添加剂均可减少膜层生长过程中的能耗。溶液在使用前期NH₄VO₃的分解,pH值的降低以及k值（电导率）的增大造成了电解液失效。当调整电解液的pH值控制在7.5⁸.5,k值维持在2.0×104³.5×104μs/cm时,处理面积及电解液使用寿命提高10倍以上。