1、鋁及其合金具有質(zhì)輕、比強(qiáng)度高、韌性好及易加工等優(yōu)點(diǎn)，但其硬度低及耐磨性差等缺點(diǎn)又限制了它的應(yīng)用。在鋁及其合金表面施以陶瓷化技術(shù)可以賦予其表面擁有特殊的優(yōu)良性能。微弧氧化技術(shù)是近年來興起的在鋁、鎂、鈦及其合金表面進(jìn)行處理的新工藝。通過微弧放電在鋁及其合金表面原位生長出一層陶瓷質(zhì)膜層，該膜層具有硬度高、耐磨性好、與基體結(jié)合力好等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、電子、紡織、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
　　影響鋁合金微弧氧化陶瓷層性能的因素主要有:電解

2、液參數(shù)、電參數(shù)以及基體材料中的合金元素等。本文采用正交實(shí)驗(yàn)法，優(yōu)化出了7075鋁合金在鋁酸鈉、硅酸鈉、硼酸鈉和磷酸鈉四個電解液體系下進(jìn)行微弧氧化的最優(yōu)配方;在最優(yōu)配方的基礎(chǔ)上，采用單因素分析法，以陶瓷層厚度、顯微硬度及微觀形貌作為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，對電流密度、占空比、頻率及氧化時間等電參數(shù)依次進(jìn)行了優(yōu)化;并對在不同氧化時間條件下制備出的陶瓷層的耐蝕性、耐磨性及力學(xué)性能進(jìn)行了表征，對基體材料中合金元素在微弧氧化過程中的影響也進(jìn)行了相應(yīng)的探究。實(shí)驗(yàn)

3、過程中得出的結(jié)論如下:
　　采用正交實(shí)驗(yàn)法，優(yōu)化出了7075鋁合金分別在鋁酸鈉、硅酸鈉、硼酸鈉、磷酸鈉電解液體系下進(jìn)行微弧氧化的最優(yōu)配方為:
　　鋁酸鈉體系:鋁酸鈉9g/L，氫氧化鈉1g/L，三乙醇胺6ml/L
　　硅酸鈉體系:硅酸鈉8g/L，氫氧化鈉1g/L，三乙醇胺6ml/L
　　硼酸鈉體系:硼酸鈉15g/L，氫氧化鈉1g/L，三乙醇胺6ml/L
　　磷酸鈉體系:磷酸鈉12g/L，氫氧化鈉1g/L，三乙

4、醇胺6ml/L
　　對四體系下制得的陶瓷膜層進(jìn)行厚度、硬度、表面及截面形貌表征，綜合考慮，在鋁酸鈉體系下制得的陶瓷膜層質(zhì)量最好。故選用優(yōu)化出的鋁酸鈉體系，采用單因素分析法，詳細(xì)研究了陽極電流密度及陰/陽電流密度比、正/負(fù)占空比、頻率及氧化時間對膜層特性的影響，確定出最佳工藝參數(shù)為:陽極電流密度j a=10A/dm2，陰/陽極電流密度比jc/ja=0.7，正占空比φ(+)=15％，負(fù)占空比φ(-)=10％，頻率f=300Hz，氧化時

5、間t=5min。
　　通過掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)對最優(yōu)工藝參數(shù)下制備出的陶瓷層微觀形貌及相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，微弧氧化膜層表面呈“火山口”狀凸起，孔徑1～3μm;膜層與基體之間呈微區(qū)范圍內(nèi)的鋸齒狀冶金結(jié)合，厚度可達(dá)31.1μm，連續(xù)致密，顯微硬度高達(dá)1080;膜層主要由γ-Al2O3組成，而α-Al2O3含量較低。
　　對在不同氧化時間下制取的陶瓷層的性能進(jìn)行表征，結(jié)果表明，陶瓷層的耐蝕性和耐磨

6、性較基體均有較大幅度的提高，在優(yōu)化出的工藝參數(shù)下制備出的陶瓷層經(jīng)歷240h鹽霧實(shí)驗(yàn)后未出現(xiàn)腐蝕，其腐蝕電位(-0.589V)較基體(-0.772V)有183mV的提高，且其腐蝕電流密度（1.281×10-9 A/cm2）也較基體（8.053×10-5 A/cm2）降低了4個數(shù)量級。同時，陶瓷層的耐磨性提高了3個數(shù)量級，而力學(xué)性能損失幅度并不大。
　　為探究Cu、 Mn、Mg、 Si、Zn等主要合金元素對微弧氧化陶瓷層的厚度、顯微硬

7、度、微觀形貌、相結(jié)構(gòu)及組成的影響，本文熔煉成一系列不同Cu、 Mn、Mg、 Si、Zn含量的鋁合金在相同工藝參數(shù)下對其進(jìn)行微弧氧化處理，研究結(jié)果表明:不同基體材料所制備出的陶瓷層表面呈凹凸不平，有大量孔洞及片狀堆積，均由γ-Al2O3及少量α-Al2O3組成。Cu元素及Si元素可促進(jìn)α-Al2O3的形成，但當(dāng)其含量過高時體現(xiàn)為抑制作用;Mg元素在ω(Mg)＜0.8％時，促進(jìn)等離子體電解氧化的進(jìn)行，當(dāng)0.8％＜ω(Mg)＜2.5％時又體現(xiàn)