1、在很多特殊的工業(yè)領(lǐng)域，為滿(mǎn)足某些特殊的性能需求，必順用到鋁及其合金，但鋁及其合金的表面硬度低、耐腐蝕性與耐磨性差、抗熱震性差，制約了鋁合金的應(yīng)用。通過(guò)表面處理工藝進(jìn)行處理，可以提高鋁合金的綜合性能。微弧氧化工藝是在陽(yáng)極氧化工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興表面處理技術(shù)，微弧氧化膜層具有硬度高，絕緣性與耐腐蝕性和耐磨性好，高抗熱震性，氧化膜與基體結(jié)合力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了鋁合金的應(yīng)用范圍。
　　 微弧氧化(MAO)又稱(chēng)微等離子體氧化(MP

2、O)或陽(yáng)極火花沉積(ASD)，還有人稱(chēng)之為等離子體增強(qiáng)電化學(xué)表面陶瓷化(PECC)。是通過(guò)控制調(diào)整電解液與相應(yīng)電參數(shù)的組合，在鋁、鎂、鈦及其合金表面依靠微等離子體放電產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫高壓作用，經(jīng)過(guò)化學(xué)、電化學(xué)、熱化學(xué)、等離子化學(xué)等反應(yīng)的作用下，在基體表面原位生長(zhǎng)出氧化物陶瓷膜工藝。微弧氧化膜的形成可分為以下四個(gè)階段：第一階段初始無(wú)定形膜的形成。與陽(yáng)極氧化膜形成過(guò)程一致，電極體系遵循法拉第定律，電解槽的電壓電流符合歐姆定律，試樣表面形成一層

3、薄的透明的氧化物絕緣膜，在低壓作用下，能阻止表面電流的通過(guò)，又被稱(chēng)為阻擋層。第二階段火花放電階段。隨電壓升高，阻擋層被擊穿，帶電粒子被高壓電場(chǎng)加速與其它原子碰撞形成“電子雪崩”形成火花現(xiàn)象，物質(zhì)通過(guò)擊穿通道進(jìn)入基體內(nèi)部，經(jīng)過(guò)各種復(fù)雜的反應(yīng)，形成新的無(wú)定形氧化膜，使氧化膜層增厚。第三階段氧化陶瓷膜的形成。隨著電壓的增大，微區(qū)等離子體放電產(chǎn)生高溫高壓，使形成的無(wú)定形氧化膜溶化，并在電解液環(huán)境下迅速冷卻凝聚，首先在試樣表面形成陶瓷顆粒，隨著不

4、斷的擊穿，表面陶瓷顆粒不斷形成長(zhǎng)大至接觸，以搭橋的方式形成陶瓷膜層。由于擊穿總是發(fā)生在膜層薄弱部位，故形成的陶瓷膜層是均勻的。第四階段陶瓷膜的生長(zhǎng)。隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化膜層通過(guò)不斷的溶解與形成，在微弧氧化過(guò)程中膜層的生長(zhǎng)速度是大于溶解速度的，陶瓷膜是不斷生長(zhǎng)增厚的，氧化膜的溶解在膜層表面形成更多的薄弱區(qū)域，使微弧氧化更容易發(fā)生，使膜層不斷生長(zhǎng)增厚，直到達(dá)到生長(zhǎng)與溶解平衡時(shí)，氧化膜停止生長(zhǎng)，微弧氧化過(guò)程結(jié)束。
　　 本文是關(guān)于

5、鋁合金微弧氧化工藝的研究。試驗(yàn)過(guò)程是個(gè)相當(dāng)巨大的工程，選擇一種合理的試驗(yàn)方法可以起到事半功倍的效果，故本文研究把計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到微弧氧化試驗(yàn)中，用正交試驗(yàn)法進(jìn)行微弧氧化試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析。正交試驗(yàn)法是利用規(guī)格化的正交表，恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出試驗(yàn)方案和有效地分析試驗(yàn)結(jié)果，提出最優(yōu)配方和工藝條件，并進(jìn)而設(shè)計(jì)出可能更優(yōu)秀的試驗(yàn)方案的一種科學(xué)方法。正交性原理是設(shè)計(jì)正交表的科學(xué)依據(jù)，正交表具有“均衡搭配”與“整齊可比”的特點(diǎn)，從大量的全面試驗(yàn)方案中，為挑

6、選出少量具有代表性的試驗(yàn)點(diǎn)，所制成的排列整齊的規(guī)格化表格。
　　 本文主要研究以硅酸鈉為主成膜劑電解液的微弧氧化試驗(yàn)，研究了正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在微弧氧化試驗(yàn)過(guò)程中的應(yīng)用，使用綜合平衡法和方差分析法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，微弧氧化過(guò)程中陶瓷氧化膜的生長(zhǎng)規(guī)律，各因素對(duì)陶瓷氧化膜生長(zhǎng)的影響，以及各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響程度大小，同時(shí)在方差分析中著重研究了硅酸鈉濃度與微弧氧化電壓的交互作用對(duì)氧化膜生長(zhǎng)的影響。試驗(yàn)采用掃描電鏡(SEM)對(duì)陶瓷氧化膜微

7、觀形貌進(jìn)行分析，利用631型顯微硬度計(jì)對(duì)氧化膜的硬度和厚度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)陶瓷氧化膜的抗熱震性、抗腐蝕性進(jìn)行了測(cè)試。
　　 試驗(yàn)表明電解質(zhì)濃度對(duì)微弧氧化過(guò)程各參數(shù)影響顯著。不同濃度的電解液，微弧氧化的起弧電壓不同，試樣表面的電流密度不同。隨濃度的增大，微弧氧化起弧電壓降低，試樣表面電流密度卻升高，且都趨向于一個(gè)極限值。
　　 試驗(yàn)表明，各因素(電解質(zhì)濃度與微弧氧化電壓)對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)(硬度與厚度)的影響顯著。在硅酸鈉為主成膜劑的

8、電解液中，其中Na2SiO3的濃度對(duì)陶瓷膜硬度和厚度兩指標(biāo)的影響最大，微弧氧化電壓和H3BO3濃度影響次之，KOH濃度影響再次之，H2O2濃度的影響是最小的。經(jīng)五因素四水平正交試驗(yàn)進(jìn)行微弧氧化工藝設(shè)計(jì)，并用綜合平衡法和方差分析法進(jìn)行評(píng)價(jià)，選定Na2SiO3濃度6g/L、H3BO3濃度1.5g/L、KOH濃度0.5g/L、H2O2濃度X4、微弧氧化電壓360V為最優(yōu)工藝方案。采用最優(yōu)工藝方案對(duì)LY12鋁合金進(jìn)行微弧氧化處理，獲得了致密層硬