1、鋁因密度小且易加工在工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛，但鋁及其合金易產(chǎn)生晶間腐蝕、表面硬度低、不耐磨損。同時(shí)鋁合金表面裝飾性及色彩多樣性也成為廣泛應(yīng)用必須考慮的問題。傳統(tǒng)的鋁合金材料陽(yáng)極氧化膜著色技術(shù)主要有兩種:化學(xué)染色法和電解著色法。 但是，陽(yáng)極氧化技術(shù)的無法克服的困難(工藝復(fù)雜、難于控制和污染等缺點(diǎn))制約陽(yáng)極氧化的進(jìn)一步發(fā)展。 等離子體電解氧化(PEO-Plasma Electrolytic Oxidation)是近年來在普通陽(yáng)極

2、氧化基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新技術(shù)，它采用較高的能量密度，通過等離子體化學(xué)、電化學(xué)和熱化學(xué)的共同作用，在Al、Mg、Ti等閥金屬表面原位形成類陶瓷膜層。國(guó)內(nèi)外對(duì)于鋁合金PEO陶瓷膜已做了大量工作，研究了膜層結(jié)構(gòu)、特征及性能，但是在鋁合金著色、著色均勻性、增加表面裝飾性和功能性等方面缺乏系統(tǒng)、深入的研究。 本文以自主研發(fā)的等離子體微弧氧化電源為依托，對(duì)鋁合金表面進(jìn)行等離子體電解著色氧化(PECO-Plasma Electrolytic a

3、nd Colored Oxidation)處理，研究了PECO處理過程中各工藝參數(shù)之間的聯(lián)系以及電源正負(fù)脈沖對(duì)于工藝的影響。探討了PECO處理對(duì)于鋁合金膜層性能的影響，分析了PECO的著色機(jī)理，為進(jìn)一步揭示鋁合金PECO工藝的本質(zhì)奠定良好的基礎(chǔ)。所取得的成果主要表現(xiàn)在： 對(duì)三種常用的電解液中PEO生成的氧化膜的性能進(jìn)行了比較分析，并挑選出磷酸鹽體系電解液作為PECO的基本電解液。通過在基本電解液中添加不同的金屬鹽，從而生成顏色不

4、同的氧化膜。發(fā)現(xiàn)了PECO技術(shù)是通過等離子體化學(xué)和電化學(xué)共同作用使膜層著色。 考察了影響PECO著色效果的因素。以基本電解液添加高錳酸鉀作為實(shí)驗(yàn)電解液，利用正交設(shè)計(jì)極差分析法確定脈沖電源的起始電壓、氧化時(shí)間、占空比和頻率等因素對(duì)PECO氧化膜著色的影響，優(yōu)選出各因子的最佳組合，即起始電壓為210V、氧化時(shí)間為15min、占空比為15％、頻率為1500Hz。按所述條件進(jìn)行PECO處理，著色效果最好。 利用增加負(fù)脈沖方法來進(jìn)

5、一步優(yōu)化PECO工藝。通過負(fù)脈沖延遲時(shí)間、電壓幅度和脈沖寬度等參數(shù)的變化，研究負(fù)脈沖對(duì)于PECO工藝的影響。研究發(fā)現(xiàn)：通過正脈沖之后增加負(fù)脈沖，能有效控制大的弧光，從而使工藝的可控性較好，生成的著色氧化膜光滑度明顯的改善；通過分析負(fù)脈沖參數(shù)對(duì)于膜層顏色的影響，發(fā)現(xiàn)負(fù)脈沖的延遲時(shí)間對(duì)膜層顏色的影響最大；當(dāng)延遲時(shí)間逐漸增大時(shí)，特別是延遲時(shí)間大于13μs時(shí)，氧化膜的顏色在逐漸的變深。 根據(jù)PEO系統(tǒng)等效電路模型，分析了當(dāng)恒壓控制和負(fù)脈

6、沖作用時(shí)，系統(tǒng)方程的變化，與實(shí)際情況對(duì)比的進(jìn)行了比較。對(duì)PECO電源的進(jìn)一步改進(jìn)和PECO工藝的實(shí)際運(yùn)用有一定的參考價(jià)值。 通過對(duì)于著色膜層的外觀、耐磨性、結(jié)合力、耐蝕性、耐光老化等性能測(cè)試以及表面微觀形貌、成分的分析(SEM、XPS和XRD)，初步探討了PECO技術(shù)的著色機(jī)理：PECO氧化膜的形成是由于陰離子凝集層在陽(yáng)極/電解質(zhì)溶液界面不均勻沉積，并在大電流高電壓作用下沉積層發(fā)生界面熱物理及化學(xué)變化的結(jié)果?；倦娊庖旱闹饕煞衷?/p>