【CN110016707A】镁合金微弧氧化方法及微弧氧化含铁电解液的制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910372634.2

(22)申请日 2019.05.06

(71)申请人 北京科技大学

地址 100083 北京市海淀区学院路30号

(72)发明人 王旭东　宋泽凯　

(74)专利代理机构 北京市广友专利事务所有限

责任公司 11237

代理人 张仲波

(51)Int.Cl.

C25D 11/30(2006.01)

(54)发明名称镁合金微弧氧化方法及微弧氧化含铁电解液的制备方法(57)摘要一种镁合金微弧氧化方法及微弧氧化含铁电解液的制备方法。镁合金微弧氧化包括前处理、微弧氧化和后处理三个步骤。微弧氧化含铁电解液组分包括如下：磷酸盐10-60g/L，强碱1-6g/L，络合剂2-10g/L，含铁电解质5-20g/L。所述络合剂为葡萄糖酸钾、三乙醇胺或山梨醇，含铁电解质为草酸铁钾、柠檬酸铁或硫酸亚铁。该电解液稳定性好，在碱性环境下溶液依旧保持稳定不产生沉淀。本发明使用有机络合剂来取代传统的有毒氰化物，而且组分简单，成本低，易于制备，使用寿命长，对环境污染小。采用该电解液对镁合金进行微弧氧化处理，可在镁合金表面制得含铁黑色涂层，涂层厚度均匀，表面光滑，具有良好的均匀性和致密性，本方法所采用的原材料容易获得，

适合大规模的工业化生产。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 110016707 A 2019.07.16

C N 110016707

A

权　利　要　求　书1/1页CN 110016707 A

1.一种镁合金微弧氧化方法，其特征在于包括如下步骤：

1)前处理：对镁合金进行打磨，碱洗，干燥；碱洗溶液为30～60g/L十二水磷酸钠，20～80g/L氢氧化钠，0.7～1.5ml/L OP-10润湿剂，溶液操作温度为60～80℃，处理时间8～15min；

2)微弧氧化：将前处理好的镁合金浸入微弧氧化含铁电解液中，使用双脉冲电源进行微弧氧化处理；

3)后处理：对微弧氧化后的镁合金试样进行冲洗，干燥。

2.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧氧化方法，其特征在于：采用螺纹连接的方式，在所述镁合金上打上螺纹孔，使镁合金与铝导线相连接，连接用铝导线其余部位，尤其是与电解液液面以下部位，使用绝缘皮将铝导线与电解液隔离，避免铝导线产生起弧现象。

3.如权利要求1所述的镁合金微弧氧化方法，其特征在于：微弧氧化电源为双脉冲电源，微弧氧化选择恒压模式，正电压为300-450V，负电压为20-60V，正负脉冲比为1:1，频率为50-400Hz，正负占空比相同8％-30％，氧化时间10-20min，电解液温度保持在30-35℃。

4.如权利要求1所述的镁合金微弧氧化方法，其特征在于：所制得的微弧氧化镁合金涂层厚度为30-60um，铁元素在涂层上均匀分布，微弧氧化涂层颜色为黑色。

5.一种如权利要求1-3所述镁合金微弧氧化方法采用的含铁电解液的制备方法，其特征在于电解液使用为去离子水或超纯水溶剂，微弧氧化电解液pH值为12-13，电解液包括如下成分：磷酸盐10-60g/L，强碱1-6g/L，络合剂2-10g/L，含铁电解质5-20g/L。

6.如权利要求5所述的所述微弧氧化方法，其特征在于，电解液中所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸铵或六偏磷酸钠。

7.如权利要求5所述的所述微弧氧化方法，其特征在于，电解液中所述络合剂为葡萄糖酸钾、三乙醇胺或山梨醇。

8.如权利要求5所述的所述微弧氧化方法，其特征在于，电解液中所述含铁电解质为草酸铁钾、柠檬酸铁或硫酸亚铁。

9.如权利要求5所述的所述微弧氧化方法，其特征在于，电解液中所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

2

钛合金阳极氧化

钛合金阳极氧化 钛是地壳中储量较丰富的元素之一，它在地壳中的丰度约为0.64%，在结构金属中仅次于铝、镁和铁居第四位，1791 年英国矿物爱好者W.Gregoy 在黑色磁铁矿中发现了化学元素Ti，在分析这种钛铁矿时把它称为Menachanite；1795 年，德国化学家Klaproth 在分析匈牙利Boinik 出产的一种红金石时，发现一种新的金属，称其为titanium。钛及钛合金在工程上应用较晚，直到1952 年才正式作为结构材料使用，这主要是因为钛和氧、氮、氢和碳等元素有很强的亲和力，并易产生化学作用，致使钛及其合金的生产成本较高的缘故。近年来钛及钛合金因其具有优良的机械性能在现代工业中得到了广泛应用。 钛合金作为工程结构材料，与其它金属相比，钛合金具有密度小，相当于铁的57%；比强度高，如Ti-6A1-4V 钛合金的比强度为21.7，而LY12 铝合金为16.7；高耐酸性，纯钛在硝酸以及在常温5 %以下的硫酸、盐酸、磷酸中有较好的耐腐蚀性，在海水中几乎不被腐蚀；同时钛合金拥有优良的高、低温力学性能，TC11钛合金能在600 ℃的高温下长期稳定工作，在-200 ℃低温下仍能保持很好的塑性；另外，钛合金还具有无磁、良好的弹性、形状记忆、吸氢、超导、低阻尼、高抗冲击强度、耐压、抗震、与复合材料有良好的相容性等性能。 钛及其合金作为21 世纪最重要的工程金属，以其优异的性能而被广泛用于航空航天、舰船、汽车、医疗、化工等行业。但钛合金不耐磨，与其它金属易产生接触腐蚀等问题限制了其应用范围。因此适当的表面处理以增强钛合金的耐蚀性、耐磨性及装饰性具有重要的现实意义。传统的钛合金表面处理技术有许多不足之处，例如，工艺复杂、成本高、电解液对环境不友好等。 钛合金的特性 (1)钛合会的最主要性能之一是密度小，比强度高。钛的密度为4．5 g／cm 3，在常用金属中只有铝的密度为2．7 g／cm’比它轻，但铝合金的强度较低，而低碳锏7．86 g／ca。、不锈钢8 0 g／cm、铜8 9 g／cm，都比钛要高。由于钛合金的高比强度，用钛合金代替钢和铝合金降低机体结构重量是相当可观的，同时它是缩小结构体积的优选材料，在相同空间尺寸条件下，使它能够代替那些因空间受限的铝合金及钢构件，这对于提高飞机结构寿命及性能具有重要意义。 (2)钛及其合金另一个突出的性能是其优良的抗蚀性。金属的抗腐蚀性能与金属的固有性质有关，各种金属的热力学稳定性，可以根据它们的标准平衡电位来大致评定，一般来说，标准平衡电位越高(即越正)、标志该金属热力学稳定性越高，金属离子化倾向越小，越不易受到腐蚀；反之同理。虽然钛是一种化学性质比较活泼的余属，其标准平衡电位较低(负)，在介质中的热力学腐蚀倾向大，但实际上钛在许多介质中是很稳定的，这是因为它的钝化倾向很强，与氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中氧化，钛表面生成一层具有很好的耐腐蚀性能的氧化膜，阻隔了钛及其合金基体进一步氧化腐蚀，这就决定了钛及其合金具有很好的化学腐蚀抗力。同时，由于钛及其合金表面形成了这一层具有良好防护性能并且电阻率较高的表面膜，钛合金的电化学腐蚀抗力实际上也表现为该表面膜的电化学腐蚀抗力，因此，钛及其钛合金具有优异的电化学腐蚀抗力。 (3)钛合金与复合材料有很好的相溶性。出于复合材料具有高比强度、高比刚度、耐疲劳胜能好、工艺性好等优点，随着先进复合材料设计及工艺技术的日趋成熟，和钛合会一样，先进复合材料尤其是碳纤维环氧复合材料(GECM)的应用F1益增长，已用于多种飞机的垂尾、方向舵、机翼等重要结构。由于碳纤维独特的电化学性能，其电极电位较正，与偶接金属材料电连接后，在腐蚀介质中会导致电极电位较负的金属腐蚀速率加快。

镁合金微弧氧化综述

镁合金微弧氧化综述沈阳理工大学环境与化学工程学院

镁合金微弧氧化综述 摘要：简要介绍了国内外镁合金表面处理方法, 重点介绍了微弧氧化技术的发展现状、工艺和成膜性能。介绍了镁合金微弧氧化技术的发展，氧化膜形成的基本原理和生长规律，介绍了电解液体系对镁合金微弧氧化物陶瓷膜性能的影响对今后镁合金微弧氧化的发展趋势进行了展望。 关键词：镁合金；微弧氧化；氧化膜；腐蚀性；研究进展 引言： 镁合金作为一种发展迅猛的绿色环保合金材料，具有比重小（密度1.74g/ cm3)、比强度和比刚度高、容易切削成型、导热导电性能好，以及良好的减震和电磁屏蔽性能已广泛应用在航空航天工业、电子通讯和汽车、笔记本电脑等行业中, 是一种较理想的现代工业结构材料。近年来，镁合金的用量在全球范围内的年增长率高达20% ，显示了极好的应用前景。然而，镁的电极电位很低（-2.36V ），在大多数介质环境中易受到腐蚀，因此镁合金的腐蚀问题制约了镁合金的广泛应用和产业化为了提高镁合金的抗腐蚀性能，科学工作者就防护技术进行了大量的研究，也提出了一些表面处理技术，如添加合金元素化学转化膜金属涂层和阳极氧化等。微弧氧化表面处理技术具有工艺简单效率高无污染，处理工件能力强等优点，因此，引起世界各国研究人员的关注。 1、微弧氧化原理 微弧氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉积。它是在Mg、Al、Ti 等有色金属表面原位生长陶瓷膜的一种新技术。微弧氧化（MAO）突破传统阳极氧化技术的限制，电压由工作区域引入到高压放电区，电压由几十伏迅速提高到几百伏，氧化电流由小电流发展到大电流，使工件表面产生火花放电、辉光甚至火花斑。采用该技术能在合金表面生长一层致密的氧化物陶瓷膜，该膜与基体结合力强、厚度可控制，并且处理工件尺寸变化小，极大改善了合金的耐磨损、耐腐蚀、抗热冲击及绝缘性能，在航空、航天、机械、电子以及生物材料等领域有广泛的应用前景。微弧氧化表面处理技术开始于20世纪70年代中期的前苏联，我国则在20世纪90年代开始该领域的研究。随着镁合金的开发与应用，镁合金的微弧氧化表面处理技术已成为镁合金表面处理研究的热点，是一种很有前途的镁合金表面处理技术。 2、微弧氧化技术的发展 20世纪30年代初期, Cunterschulzet 和Betz第一次报道了在高电场下, 浸在液体里的金属表面出现火花放电现象, 火花对氧化膜具有破坏作用。后来研究发现利用此现象也可生成氧化膜。该技术最初采用直流模式, 应用于镁合金的防腐上, 直到现在,镁合金火花放电阳极氧化技术仍在研究开发之中。从20世纪70年代到80年代末, 美、德、俄三国独立地发展该技术, 论文量不大, 进展也不大。进入90年代以来, 美、德、俄、日等国加快了微弧氧化技术的研究工作, 论文量增长较快, 但总数仍只有一二百篇, 研究结果也有局限性。总之, 目前该技术已引起许多研究者的关注, 正成为国际材料科学研究的热点之一, 其主要研究单位如表2所示[1]。 在世界范围内, 各研究单位工作各具特色, 各种电源模式同时并存, 目前俄罗斯在研

金属钝化原理

金属钝化原理与应用 机械与汽车工程学院 材料成型及控制工程

金属钝化原理及应用 （材料成型及控制工程） 摘要：金属经氧化性介质处理后，其腐蚀速度比原来未处理前有显著下降的现象称金属的钝化。其钝化机理主要可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性介质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、能坚固地附在金属表面上的钝化膜。这层膜成独立相存在，通常是氧和金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质直接接触，从而使金属基本停止溶解形成钝态达到防止腐蚀的效果。 关键词：表面处理、钝化、铬酸盐、酸洗钝化 一、概述 钝化现象早在十八世纪30年代即被发现，自此得到了广泛的研究。 钝化现象——通常，电极电位愈正，金属溶解速度愈大。而实际中，常有电位超过一定数值后，电流突然减少，这种现象成为钝化现象。 金属在介质中具有极低的溶解速度的性质称为“钝性”。金属在介质中强烈溶解的性质叫做“活性”。活态向钝态的转变叫做钝化，能够使金属发生钝化的物质被称为钝化剂。钝化现象发生通常与氧化介质有关。有时在非氧化性介质中也可以发生钝化，如镁在氢氟酸中、钼和铌在盐酸中、汞和银在氯离子作用下等。 金属钝化的定义：在一定条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或局部阳极电流而移向正方向时，原来活泼地溶解着的金属表面状态会发生某种突变，同时金属的溶解速度急速下降，这种表面状态的突变过程叫做钝化[1]。 金属钝化的两个必要标志：腐蚀速度大幅度下降、电位强烈正移。

金属钝化的特征[2]： ①金属的电极电位朝正值方向移动； ②腐蚀速度明显降低； ③钝化只发生在金属表面； ④金属钝化以后，即使外界条件改变了，也可能在相当程度上保持钝态。 钝化的分类 化学钝化：金属与钝化剂自然作用产生（如：Cr，Al，Ti等金属在含氧溶液中）又称自钝化。 电化学钝化（阳极钝化）：外电流使金属阳极钝化，使其溶解速度大幅降低，并且能够保持高度的稳定性。 阳极钝化和化学钝化的实质是一样的。 机械钝化：在一定环境下金属表面沉积出一层较厚的，但不同程度稀松的盐层，实际上起了机械隔离反应物的作用。 研究金属钝化的意义 金属的钝化现象具有极大的重要性。提高金属材料的钝化性能，促使金属材料在使用环境中钝化，是腐蚀控制的最有效控制之一。 二、铬酸盐钝化[3] 1.概述 生产中最常用的钝化方法就是铬酸盐处理，这种方法能够使金属表面转化成以铬酸盐为主要组成的膜以实现钝化处理。金属进行铬酸盐处理的目的如下： ①提高金属或金属镀层的抗腐蚀性能。对于金属镀层来说，在其上的铬酸盐膜不但可以延缓镀层出现腐蚀的时间，而且是镀层对基底金属做到更有效的防护。 ②避免金属表面受到手触的污染。 ③提高金属同漆层或其他有机涂料的粘附能力。 ④获得带色的装饰外观。 2.基本原理 按照一般的见解，金属在含有能起活作用的添加物的铬酸盐溶液中形成铬酸盐转化膜[4]的过程，大致是： ①表面金属被氧化并以离子的形式转入溶液，与此同时氢在表面析出；

铝及铝合金的微弧氧化技术

铝及铝合金的微弧氧化技术 1.技术内容及技术关键 (1)微弧氧化技术的内容和工艺流程 铝及铝合金材料的微弧氧化技术内容主要包括铝基材料的前处理；微 弧氧化；后处理三部分。其工艺流程如下：铝基工件7化学除油7清洗7微弧氧化7清洗7后处理7成品检验。 (2)微弧氧化电解液组成及工艺条件 例1.电解液组成：K2SiO3 砂10g/L, Na2O2 4?6g/L, NaF 0.5? 1g/L, CH3COONa 23g/L, Na3VO3 1 ?3g/L;溶液pH 为11 ?13;温度为20?50 C;阴极材料为不锈钢板；电解方式为先将电压迅速上升至300V,并保持5?10S,然后将阳极氧化电压上升至450V,电解5?10min。例2两步电解法，第一步：将铝基工件在200g/L的K2O?nSiO2 (钾水玻璃)水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化5min; 第二步：将经第一步微弧氧化后的铝基工件水洗后在 70g/L的 Na3P2O7水溶液中以1A/dm2的阳极电流氧化15min。阴极材料为：不锈钢 板；溶液温度为20?50 C o (3)影响因素 ①合金材料 及表面状态的影响：微弧氧化技术对铝基工件的合金成分要求不高，对一些普通阳极氧化难以处理的铝合金材料，如含铜、 高硅铸铝合金的均可进行微弧氧化处理。对工件表面状态也要求不高，一般不需进行表面抛光处理。对于粗糙度较高的工件，经微弧氧化处理后表面得

到修复变得更均匀平整；而对于粗糙度较低的工件, 经微弧氧化后，表面粗糙度有所提高。 ②电解质溶液及其组分的影响：微弧氧化电解液是获到合格膜层的技术关键。不同的电解液成分及氧化工艺参数，所得膜层的性质也不同。微弧氧化电解液多采用含有一定金属或非金属氧化物碱性盐溶液（如硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等），其在溶液中的存在形式最好是胶体状态。溶液的pH 范围一般在9?13之间。根据膜层性质的需要，可添加一些有机或无机盐类作为辅助添加剂。在相同的微弧电解电压下，电解质浓度越大，成膜速度就越快，溶液温度上升越慢，反之， 成膜速度较慢，溶液温度上升较快。 ③氧化电压及电流密度的影响：微弧氧化电压和电流密度的控制 对获取合格膜层同样至关重要。不同的铝基材料和不同的氧化电解液，具有不同的微弧放电击穿电压（击穿电压：工件表面刚刚产生微弧放电的电解电压），微弧氧化电压一般控制在大于击穿电压几十至上百伏的条件进行。氧化电压不同，所形成的陶瓷膜性能、表面状态和膜厚不同，根据对膜层性能的要求和不同的工艺条件，微弧氧化电压可在200?600V范围内变化。微弧氧化可采用控制电压法或控制电流法进行，控制电压进行微弧氧化时，电压值一般分段控制，即先在一定的阳极电压下使铝基表面形成一定厚度的绝缘氧化膜层；然后增加电压至一定值进行微弧氧化。当微弧氧化电压刚刚达到控制值时， 通过的氧化电流一般都较大，可达10A/dm2左右，随着氧化时间的延长，陶瓷氧化膜不断形成与完善，氧化电流逐渐减小，最后小于

【CN110016707A】镁合金微弧氧化方法及微弧氧化含铁电解液的制备方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910372634.2 (22)申请日 2019.05.06 (71)申请人 北京科技大学 地址 100083 北京市海淀区学院路30号 (72)发明人 王旭东　宋泽凯　 (74)专利代理机构 北京市广友专利事务所有限 责任公司 11237 代理人 张仲波 (51)Int.Cl. C25D 11/30(2006.01) (54)发明名称镁合金微弧氧化方法及微弧氧化含铁电解液的制备方法(57)摘要一种镁合金微弧氧化方法及微弧氧化含铁电解液的制备方法。镁合金微弧氧化包括前处理、微弧氧化和后处理三个步骤。微弧氧化含铁电解液组分包括如下：磷酸盐10-60g/L，强碱1-6g/L，络合剂2-10g/L，含铁电解质5-20g/L。所述络合剂为葡萄糖酸钾、三乙醇胺或山梨醇，含铁电解质为草酸铁钾、柠檬酸铁或硫酸亚铁。该电解液稳定性好，在碱性环境下溶液依旧保持稳定不产生沉淀。本发明使用有机络合剂来取代传统的有毒氰化物，而且组分简单，成本低，易于制备，使用寿命长，对环境污染小。采用该电解液对镁合金进行微弧氧化处理，可在镁合金表面制得含铁黑色涂层，涂层厚度均匀，表面光滑，具有良好的均匀性和致密性，本方法所采用的原材料容易获得， 适合大规模的工业化生产。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 110016707 A 2019.07.16 C N 110016707 A

权　利　要　求　书1/1页CN 110016707 A 1.一种镁合金微弧氧化方法，其特征在于包括如下步骤： 1)前处理：对镁合金进行打磨，碱洗，干燥；碱洗溶液为30～60g/L十二水磷酸钠，20～80g/L氢氧化钠，0.7～1.5ml/L OP-10润湿剂，溶液操作温度为60～80℃，处理时间8～15min； 2)微弧氧化：将前处理好的镁合金浸入微弧氧化含铁电解液中，使用双脉冲电源进行微弧氧化处理； 3)后处理：对微弧氧化后的镁合金试样进行冲洗，干燥。 2.根据权利要求1所述的一种镁合金微弧氧化方法，其特征在于：采用螺纹连接的方式，在所述镁合金上打上螺纹孔，使镁合金与铝导线相连接，连接用铝导线其余部位，尤其是与电解液液面以下部位，使用绝缘皮将铝导线与电解液隔离，避免铝导线产生起弧现象。 3.如权利要求1所述的镁合金微弧氧化方法，其特征在于：微弧氧化电源为双脉冲电源，微弧氧化选择恒压模式，正电压为300-450V，负电压为20-60V，正负脉冲比为1:1，频率为50-400Hz，正负占空比相同8％-30％，氧化时间10-20min，电解液温度保持在30-35℃。 4.如权利要求1所述的镁合金微弧氧化方法，其特征在于：所制得的微弧氧化镁合金涂层厚度为30-60um，铁元素在涂层上均匀分布，微弧氧化涂层颜色为黑色。 5.一种如权利要求1-3所述镁合金微弧氧化方法采用的含铁电解液的制备方法，其特征在于电解液使用为去离子水或超纯水溶剂，微弧氧化电解液pH值为12-13，电解液包括如下成分：磷酸盐10-60g/L，强碱1-6g/L，络合剂2-10g/L，含铁电解质5-20g/L。 6.如权利要求5所述的所述微弧氧化方法，其特征在于，电解液中所述磷酸盐为磷酸钠、磷酸铵或六偏磷酸钠。 7.如权利要求5所述的所述微弧氧化方法，其特征在于，电解液中所述络合剂为葡萄糖酸钾、三乙醇胺或山梨醇。 8.如权利要求5所述的所述微弧氧化方法，其特征在于，电解液中所述含铁电解质为草酸铁钾、柠檬酸铁或硫酸亚铁。 9.如权利要求5所述的所述微弧氧化方法，其特征在于，电解液中所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。 2

镁合金微弧氧化 100125127

镁合金化学镀镍层的制备及性能测试 学生姓名：吴盛文张建欢严寒 指导老师：王春霞 摘要：为了优化镁合金表面化学镀镍工艺，降低施镀过程中的污染，研究了镁合金表面直接化学镀镍以及镁合金微弧氧化后化学镀镍工艺，并对两种镀层表面进行观察，以及对基体的结合力、镀层的防腐蚀性能进行进行了分析比较。研究结果表明：镁合金表面通过直接化学镀镍获得结合力并不是良好，表面硬度并不是较高的镀镍层，而镁合金微弧氧化后化学镀镍镀层的耐腐蚀能良好，对合金基体可以起到较好的防护作用。 前言 镁合金的表面处理方法很多，其中，微弧氧化后可获得较好的耐蚀性和耐磨性，但表面多孔容易被污染，不适宜一些表面技术要求美观的零件或制品，如手机，笔记本电脑外壳的应用，化学镀镍也是一种可以获得良好的耐蚀性和耐磨性的表面处理方法，但镀层一般较薄，有针孔存在，与基体结合强度较低，而且生产成本较高，如果将上述方法的优点结合起来，先进行微弧氧化在镁合金表面生成一层陶瓷氧化膜，然后进行化学镀镍，从而使镁合金表面具有优良的耐磨性，耐蚀性和美观，容易清洁的特点，扩大其应用范围。 本课题研究的是镁合金直接镀镍及镁合金微弧氧化之后化学镀镍处理的研究。 2试验 2.1基材 本试验所用式样为压铸镁合金，尺寸为100mm * 60mm*5mm，对式样清洗之后将式样放入干燥的环境中备用

2.2实验药品及仪器 表.化学直接镀镍药品和工艺参数 硫酸镍NiSO4.7H2O 30g/L 次磷酸钠NaH2PO2.H2O 20g/L 无水醋酸钠CH3COONa 20g/L 柠檬酸钠NaC6H5O7.2H2O 10g/L pH 4--4.5 T 80-85℃t 60min 试验仪器:水浴加热器 烧杯 量筒 温度计 2.3化学镀镍装置 2.4工艺流程 镁合金化学镀镍工艺流程 序号工艺药水编号配槽用量工艺参数

钛及钛合金阳极氧化着色层结构及拉伸性能

钛及钛合金阳极氧化着色层 结构及拉伸性能 脱祥明 李　楠(北京有色金属研究总院,北京100088) (联大应用文理学院) 关键词:　氧化膜　组成　结构　性能 1　前　言 60年代俄罗斯建造一座钛包覆经阳极氧化、象征火箭发射台的纪念碑。70年代英国、美国、日本等都十分重视钛阳极氧化工艺的研究,试制了装饰品、手表壳、彩色画等,并申请了发明专利权。 国内也研究了用阳极氧化的方法在钛板和钛镀层表面获得彩色画的工艺,并进一步推广钛制品进入装饰品和工艺美术等领域。 阳极氧化膜具有比钛更高的硬度、强度、耐蚀性及耐磨性,是理想的装饰层和保护层。 2　试验方法 2.1　试验材料 采用工厂生产Υ26mm的TA2纯钛及TC4钛合金棒材。热处理制度为TA2 700℃/1h,空冷;TC4为750℃/1h,空冷。 将制备好的金相试样及标准拉伸试样(TC4、TA2)洗净,干燥后进行氧化着色试验。 2.2　阳极氧化着色试验 试验设备采用阳极氧化着色仪,系直流电源,其可调的直流电压为0～150V。电解液采用5%酒石酸铵溶液。在试样阳极氧化过程中,主要控制电压,电压不同氧化膜厚度不同。在光的干涉下各种不同厚度的氧化膜呈现出各种颜色,详见表1。 表1　氧化膜颜色随电压的变化 电压U/V20306085110颜色棕蓝黄红绿 根据这个原理,把制备好的试样与电源的阳极连接,用阴极毛笔蘸上电解液后,在试样上进行氧化,调节电压,即可得到所需要的氧化膜厚度。 3　试验结果 3.1　氧化膜的表观与增重 拉伸试样进行阳极氧化着色,电压增高,氧化膜的厚度增加,也就是说氧化后的试样重量也增加。在电压为20～60V 时,呈现棕色、蓝色、黄色,重量均增加0.3mg;在电压为85V时呈现红色,重量增加到0.6mg;在电压为110V时呈现绿色,重量增加到1.1m g[1,2]。氧化后重量增加与电压之间关系详见图1。 3.2　氧化膜的组成及结构 第21卷　第3期 稀　有　金　属 1997年5月DOI:10.13373/https://www.wendangku.net/doc/ab12638790.html, ki.cjr m.1997.03.017

金属钝化的基本原理是什么

1、金属钝化的基本原理是什么? 常温下，Fe或者Al遇到浓H2SO4或者浓HNO3都发生钝化。因为表面被氧化成一层致密的氧化膜，使金属不再被氧化。 我们知道，铁、铝在稀HNO3或稀H2SO4中能很快溶解，但在浓HNO3或浓H2SO4中溶解现象几乎完全停止了，碳钢通常很容易生锈，若在钢中加入适量的Ni、Cr，就成为不锈钢了。金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化。由某些钝化剂（化学药品）所引起的金属钝化现象，称为化学钝化。如浓HNO3、浓H2SO4、HClO3、K2Cr2O7、KMnO4等氧化剂都可使金属钝化。金属钝化后，其电极电势向正方向移动，使其失去了原有的特性，如钝化了的铁在铜盐中不能将铜置换出。此外，用电化学方法也可使金属钝化，如将Fe置于H2SO4溶液中作为阳极，用外加电流使阳极极化，采用一定仪器使铁电位升高一定程度，Fe就钝化了。由阳极极化引起的金属钝化现象，叫阳极钝化或电化学钝化。 金属处于钝化状态能保护金属防止腐蚀，但有时为了保证金属能正常参与反应而溶解，又必须防止钝化，如电镀和化学电源等。 金属是如何钝化的呢？其钝化机理是怎样的？首先要清楚，钝化现象是金属相和溶液相所引起的，还是由界面现象所引起的。有人曾研究过机械性刮磨对处在钝化状态的金属的影响。实验表明，测量时不断刮磨金属表面，则金属的电势剧烈向负方向移动，也就是修整金属表面可引起处在钝态金属的活化。即证明钝化现象是一种界面现象。它是在一定条件下，金属与介质相互接触的界面上发生变化的。电化学钝化是阳极极化时，金属的电位发生变化而在电极表面上形成金属氧化物或盐类。这些物质紧密地覆盖在金属表面上成为钝化膜而导致金属钝化，化学钝化则是像浓HNO3等氧化剂直接对金属的作用而在表面形成氧化膜，或加入易钝化的金属如Cr、Ni等而引起的。化学钝化时，加入的氧化剂浓度还不应小于某一临界值，不然不但不会导致钝态，反将引起金属更快的溶解。 金属表面的钝化膜是什么结构，是独立相膜还是吸附性膜呢？目前主要有两种学说，即成相膜理论和吸附理论。成相膜理论认为，当金属溶解时，处在钝化条件下，在表面生成紧密的、复盖性良好的固态物质，这种物质形成独立的相，称为钝化膜或称成相膜，此膜将金属表面和溶液机械地隔离开，使金属的溶解速度大大降低，而呈钝态。实验证据是在某些钝化的金属表面上，可看到成相膜的存在，并能测其厚度和组成。如采用某种能够溶解金属而与氧化膜不起作用的试剂，小心地溶解除去膜下的金属，就可分离出能看见的钝化膜，钝化膜是怎样形 成的？当金属阳极溶解时，其周围附近的溶液层成分发生了变化。一方面，溶解下来的金属离子因扩散速度不够快（溶解速度快）而有所积累。另一方面，界面层中的氢离子也要向阴极迁移，溶液中的负离子（包括OH-）向阳极迁移。结果，阳极附近有OH-离子和其他负离子富集。随着电解反应的延续，处于紧邻阳极界 面的溶液层中，电解质浓度有可能发展到饱和或过饱和状态。于是，溶度积较小的金属氢氧化物或某种盐类就要沉积在金属表面并形成一层不溶性膜，这膜往往很疏松，它还不足以直接导致金属的钝化，而只能阻碍金属的溶解，但电极表面被它覆盖了，溶液和金属的接触面积大为缩小。于是，就要增大电极的电流密度，电极的电位会变得更正。这就有可能引起OH-离子在电极上放电，其产物（如OH）又和电极表面上的金属原子反应而生成钝化膜。分析得知大多数钝化膜由金属氧化物组成（如铁之Fe2O3），但少数也有由氢氧化物、铬酸盐、磷酸盐、硅酸盐及难溶硫酸盐和氯化物等组成。

钛合金阳极氧化液及其表面处理方法与设计方案

本技术公开了一种钛合金阳极氧化液，按重量份数计算：硫酸1030份、磷酸2040份、乙酸515份、硫酸铵1525份、硫酸钾1013份、甲酸816份、去离子水8001000份。经过该阳极氧化液处理后的钛合金表面性质更加稳定，防护性能更好。一种应用上述阳极氧化液处理钛合金表面的方法，包括以下步骤：步骤1，对钛合金表面处理用碱液进行清洗；步骤2，将经步骤1清洗后的钛合金表面进行打磨，然后用清水清洗干净，烘干；步骤3，将经步骤2清洗后的钛合金放入钛合金阳极氧化液进行阳极氧化处理；步骤4，将经步骤3处理后的钛合金再次清洗干净、烘干即得。 权利要求书 1.一种钛合金阳极氧化液，其特征在于，按重量份数计算：硫酸10-30份、磷酸20-40份、乙酸5-15份、硫酸铵15-25份、硫酸钾10-13份、甲酸8-16份、去离子水800-1000份。 2.根据权利要求2所述的一种钛合金阳极氧化液，其特征在于，所述硫酸为质量分数为98％的浓硫酸。 3.一种应用权利要求1-2中任一项钛合金阳极氧化液处理钛合金表面的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，对钛合金表面处理用碱液进行清洗； 步骤2，将经步骤1清洗后的钛合金表面进行打磨，然后用清水清洗干净，烘干； 步骤3，将经步骤2清洗后的钛合金放入钛合金阳极氧化液进行阳极氧化处理； 步骤4，将经步骤3处理后的钛合金再次清洗干净、烘干即得。 4.根据权利要求3所述的一种应用钛合金阳极氧化液处理钛合金表面的方法，其特征在于，

步骤1中，碱液为pH值为10-11的氢氧化钠溶液。 5.根据权利要求3所述的种应用钛合金阳极氧化液处理钛合金表面的方法，其特征在于，步骤3中，阳极氧化处理的处理条件为：在温度为15～25℃、电压为20-40V的条件下处理30-90s。 技术说明书 一种钛合金阳极氧化液及其表面处理方法 技术领域 本技术属于钛合金表面处理技术领域，具体涉及一种钛合金阳极氧化液，本技术还涉及应用上述一种钛合金阳极氧化液的处理钛合金表面的方法。 背景技术 钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。 第一个实用的钛合金是1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，钛合金得到了广泛的应用。 在适当的阳极氧化条件下，钛合金表面会产生一种富有艺术价值的、呈现丰富色彩变化的阳极氧化膜层，其既有一定的装饰性，又有一定的耐腐蚀能力。具有广泛的应用前景。

微弧氧化工艺及设备

微弧氧化工艺及设备 等离子体微弧氧化简称微弧氧化（MAO）又称为微等离子体氧化(MPO)、阳极火花沉积(ASD) 或火花放电阳极氧化(ANOF),还有人称之为等离子体增强电化学表面陶瓷化(PECC)。该技术的基本原理及特点是：在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法。 该方法是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加高电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化、硬度大幅度提高、耐磨、耐蚀、耐压、绝缘及抗高温冲击特性得到改善的目的。它是一种直接在有色金属表面原位生长陶瓷层的新技术，该技术是最近十几年在阳极氧化基础上发展起来的，但两者在机理上、工艺上以及膜层性能上都有许多不同之处。所谓等离子体就是由大量的自由电子和离子组成，且在整体上表现为电中性的物质，它被称为固态、气态和液态以外的第四态。处于热等离子态的物质具有强的导电性，且能量集中，温度较高，是一个高热、高温的能源。与传统的阳极氧化法相比，微弧氧化陶瓷膜与基体结合牢固，结构致密，具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温冲击和电绝缘等特性、具有广阔的应用前景。 上世纪30年代初期，Günterschulze和Betz第一次报道了在高电场下，浸在液体里金属表面出现火花放电现象，火花对氧化膜具有破坏作用。后来研究发现利用此现象也可生成氧化膜。此技术最初采用直流模式，应用于镁合金的防腐上，直到现在，镁合金火花放电阳极氧化技术仍在研究开发之中。约从70年代开始，美国伊利诺大学和德国卡尔马克思城工业大学等单位用直流或单向脉冲电源开始研究Al、Ti等阀金属表面火花放电沉积膜，并分别命名为阳极火花沉积和火花放电阳极氧化。俄罗斯科学院无机化学研究所的研究人员1977年独立地发表了一篇论文，开始此技术的研究。他们采用交流电压模式，使用电压比火花放电阳极氧化高，并称之为微弧氧化。从文献上看，美、德、俄三国基本上是各自独立地发展该技术，相互间文献引用很少。进入90年代以来，美、德、俄、日等国加快了微弧氧化或火花放电阳极氧化技术的研究开发工作。我国目前绝大多数科研机构仍然处于起步阶段。总之，该技术已引起国内外许多研究者的关注，正成为国际材料科学研究热点之一。 我公司科研人员从1999年开始引进俄罗斯技术从事这方面的研究工作，对铝、镁、钛及其合金微弧氧化膜层的形成机理和陶瓷层的性能进行了深入的研究，从微观分析入手，对陶瓷膜层进行分析后，改进了溶液配方和工艺，显著地提高了陶瓷层的性能。我公司于2006年研制成功的“大功率微弧氧化电源”，居国内领先水平，适应产业化需要，目前已给多家汽车配件、纺织机械、印刷机械、医疗器械、电器设备、铝及镁合金制品等生产厂家和军工企业、国家科研院所、高等院校加工了种类繁多、满足技术要求的陶瓷化样品及零部件，正在与多家公司洽商“微弧氧化陶瓷”项目的合作，并已给国内一些公司建起了微弧氧化陶瓷生产线。运用我公司微弧氧化设备及工艺加工过的试样、产品,经国家权威测试机构测试及有关厂家、院校试验，其性能指标均达到了需求的各项技术指标。 （1）大幅度地提高了材料的表面硬度, 显微硬度在1000至2000HV(维氏硬度)，最高可

微弧氧化技术重难点详解

微弧氧化技术重难点详解 微弧氧化又称微等离子体氧化，是通过电解液与相应电参数的组合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层。具有材料表面硬度高、耐磨性能好、工艺可靠、设备简单、操作方便等特点。 近年来,铝合金微弧氧化技术在纯铝、铝镁合金、铝硅合金、铝铜镁合金以及铝基复合材料等基体上取得突破。通过这种工艺可以给金属加工多种微弧氧化膜涂层，包括耐腐蚀涂层，耐磨涂层，电防护涂层，装饰涂层，光学涂层等，微弧氧化技术已经在航空航天、兵器、医疗设备、仪表仪器、化工机械设备、汽车工业以及3C产品等许多领域广泛应用。 微弧氧化是从普通阳极氧化发展而来，他突破了传统的阳极氧化电流、电压法拉第区域的限制，把阳极电位由几十伏提高到几百伏，氧化电流从小电流发展到大电流，由直流发展到交流，致使在样品表面上出现电晕、辉光、微弧放电、甚至火花放电等现象。微弧氧化装置包括专用高压电源、氧化槽、冷却系统和搅拌系统。氧化液大多采用碱性溶液，对环境污染小。溶液温度以室温为宜，温度变化范围较宽。溶液温度对微弧氧化的影响比阳极氧化小得多，因为微弧区烧结温度达几千度，远高于槽液。 以下是微弧氧化的工艺特点： 1.工艺过程简单，占地小、处理能力强，生产效率高。

2.无毒环保，该液体不含有毒物质和重金属。再生重复使用效率高。 3.提高工件表面硬度、增强耐磨性能 4.抗腐蚀性能、绝缘性能优良。 5.通过改变工艺参数可得到不同特性的氧化膜层。如致密性、膜层厚度、抗腐蚀性，绝缘性等。 6.通过改变液体成分，可使膜层有特种性能，或得到不同颜色。 7.该工艺可代替阳极氧化，且效果远远优于阳极氧化。 微弧氧化膜的性能与膜层的表面质量和膜层总厚度及膜层中致密层和疏松层的比例密切相关。致密层占总膜厚的比例越大,膜的硬度和耐磨性、耐蚀性越好。 微弧氧化膜具有特殊的多孔质结构,使得它在金属材料功能化方面有着巨大的应用潜力,如在微弧氧化膜的细孔中填充润滑性物质,可以作为性能优良的减摩抗磨材料。下面列出了影响微弧氧化膜层性能的主要因素： 电流密度：(1)电流密度越大，氧化膜的生长速度越快，膜厚度不断增加,但易出现烧损现象；(2)随着电流密度的增加,击穿电压也升高,氧化膜表面粗糙度也增加；(3)随着电流密度的增加,氧化膜硬度增加。 氧化时间：(1)随着氧化时间的增加,氧化膜厚度增加,但有极限氧化膜厚度； (2)随着氧化时间的增加,膜表面微孔密度降低，但粗糙度变大。如果氧化时间足够长,达到溶解与沉积的动态平衡,对膜表面有一定的平整作用,表面粗糙度反而

钛合金阳极氧化

钛合金阳极氧化 钛合金以质轻、比强度高、耐蚀性强而广泛应用于航天、船舶、化工和生物医学等领域。钛合金性能优越，储量丰富(元素钛的世界储量约34亿吨)，随着开采、N-r_技术的不断进步，钛合金的工业应用不断扩大。钛合金能在600 ℃的高温下长期稳定工作，在-200 ℃低温下仍能保持很好的塑性；另外，钛合金还具有无磁、良好的弹性、形状记忆、吸氢、超导、低阻尼、高抗冲击强度、耐压、抗震、与复合材料有良好的相容性等性能。因此，钛合金在航空、化工、石油、电力、舰船、轻纺及医疗等行业上获得日益广泛的应用。 钛及钛合金在工程上应用较晚，直到 1952 年才正式作为结构材料使用，这主要是因为钛和氧、氮、氢和碳等元素有很强的亲和力，并易产生化学作用，致使钛及其合金的生产成本较高的缘故。一个国家使用钛的多少，标志着国家的科技水平，军事实力和经济实力的强弱。我国的钛资源十分丰富，储量居世界首位，钛生产量列世界第四位，这是我国发展钛工业的优势。目前，我国己有 20 个省市自治区探明有钛矿。自从一九八五年有关钛的冶炼、加工和分析检验方面的技术得到基本解决后，我国钛的生产及应用速度大大加快。2005 年全国钛及钛合金锭的生产量达到 16230 吨，同比增加了37.3 ％；钛加工材实际生产9963.4吨，同比增加了17.0 ％，海绵钛生产9510.8吨，同比增加了 97.8 %；钛粉生产 1165 吨，同比增加了 46.0 %。近年来，国内外军用飞机上使用钛合金的比例正在逐渐加大。F-22是举世公认的第四代战斗机的典型代表，它所使用的材料中41％为钛合金。此外，美B．2轰炸机、法幻影2000及俄Cy-27CK战斗机的钛用量也分别达到了26％、23％、25％。钛合金正成为一种非常有发展前景的材料。但是，钛合金也有一些不足之处，如钛合金的导热性差、摩擦系数大、抗磨性较差，切削加工时，容易使工件及刀具温度升高，造成粘刀，因此切削加工性差。钛合金的化学活性很高，在高温下极易受氢、氧、氮的污染。钛合金硬度低，耐磨性差，本身电位较正，与其他材料接触易造成接触腐蚀，同时对氢脆、镉脆等都很敏感。为解决钛合金性能上存在的不足。钛合金表面处理方法主要有化学转化膜处理、阳极氧化、电镀、热扩散、表面沉积、激光表面处理和离子注入等。其中阳极氧化和功能性镀层较为常用。 近二十年来 ,世界各国都加强了对钛合金表面处理技术的研究,采用阳极氧化工艺在钛合金表面制备纳米 TiO2 以提高钛合金的耐磨性、耐蚀性及生物相容性成为当前领域内研究的热点之一。阳极氧化作为一种利用电解作用在金属表面形成氧化膜的工艺 ,其操作简单 ,易于控制 ,通过调节阳极氧化参数(电压、电流、电解液浓度等)即可获得不同结构和不同化学性能的阳极氧化膜,从而扩大钛合金的应用领域 ,因此成为提高钛合金性能的一种高效途径。钛合金的阳极氧化膜具有比钛基体更高的硬度、强度、耐蚀性及耐磨性，能防止渗氢，而且可以呈现各种颜色，是理想的保护层和装饰层。要实现钛合合金的化学铣切和阳极氧化，就需要事先对钛零件进行表面清理。热处理过的钛合金零件由于表面生成难以清除的氧化层，给表面清理带来一定困难，清除的效果对后续加工的质量有很大的影响。。 五十年代以“空中金属”著称，六十年代又以“陆用金属”著称，七十年代更以“海洋金属”而崛起。钛基合金是目前应用的工程材料中密度较小的村料之一，最早的应用就是为军事航空工业提供高性能材料，通过减轻重量来节省燃料消耗提高飞机经济性，以及轻量化利于军用飞机的机动性而言，钛材不容置疑地被认定为可靠优良的材料。另外，随着发动机推力不断提高，压气机增压比不断

三价铬钝化原理与基础配方

一、钝化机理 三价铬钝化膜的形成机理类似于六价铬钝化, 但是不包括六价铬还原成三价铬这一步骤。首先是在酸性介质中锌被氧化剂氧化并与三价铬形成锌铬氧 化物, 同时消耗酸使得接触界面的pH 升高, 然后在pH 增大的情况下三价 铬化合物在表面析出, 形成一层由锌铬氧化物组成的胶状膜。可用以下步骤表示: 锌的溶解: Zn+ 2H+ = Zn2+ + H2 或4Zn+ NO3- + 9H+ =4Zn2+ + NH3 + 3H2O 膜的形成: Zn2+ + xCr(Ⅲ) + yH2O =ZnCr x O y+2yH+ 二、配方组成 2.1三价铬离子（主成膜剂）：硫酸铬、硝酸铬、氯化铬 2.2络合剂（产品稳定剂）：各大生产商所使用的络合剂不外乎两体系三种原料：有机酸体系－草酸、柠檬酸（通常所用的紫红色药水都是这个体系）；氟体系－氟化钠，氟化铵，氟化氢铵（通常所用的绿色透明药水都是这个体系）。 2.3氧化剂：现在主要用硝酸根离子。 2.4其它金属离子目的是为了提高耐蚀性并调整钝化膜的颜色。用的最多的有钴、镍及一些稀土元素。当锌层中含有镍、铁等金属时, 则可能得到黑色的钝化膜, 如Bishop 等人使用三价铬- 磷酸体系在含有镍的锌合金中得到了黑色的钝化膜。 2.5其它阴离子与金属离子的性质差不多，也是一种成膜促进剂。三．配方设计

3.1一度市场上卖的很火的兰白钝化粉配方研究 CrCl38~12g/L NaF 6g/L HNO3 6ml/L 这个配方主要特点：蓝度高，光亮好，发蓝速度快。但其盐雾效果极差，只适合低端市场。 这一配方还有一致命缺陷，在使用或放置一段时间后，就不能用。使用过的朋友应该能充分感受其中的痛苦。 这是因为：在些配方中氟离子起络合和发蓝作用。由于氟离子对铬的络合作用相对较强，在放置一段时间后，氟离子与铬完全络合，工作液中完全没有氟离子的存在，因此就达不到发蓝的效果。 这点可以从其工作液在工作或放置一段时间后，pH值反而降低来证明。因为氢氟酸属弱酸，在水溶液中的解离度不高。但氟与铬形成络合离子后，氢离子被释放出来，从而降低了工作的PH值。 HF＋Cr3+à[Cr(H2O)6-X F X](3-X)+＋H＋ 因此，产家配套了发蓝粉（氟化铵），提供氟离子，并适当提高工作液P H值。 3.2 现提供两个蓝白配方 配方一： Cr2(SO4)36H2O 7g/L CoSO47H2O 2.5g/l NaNO34g/L

微弧氧化

微弧氧化简介 微弧氧化技术是一种直接在轻金属表面原位生长陶瓷膜的新技术。其原理是将Al、Mg、Ti等轻金属或其合金置于电解质水溶液中作为阳极，利用电化学方法在该材料的表面产生火花放电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下，获得金属氧化物陶瓷层的一种表面改性技术。 ★微弧氧化工艺流程：

产品简介：金诺达微弧氧化研发中心是一家集科研、服务与一体的专业为铝、镁、钛轻金属合金零部件表面微弧氧化处理提供微弧氧化处理设备和工艺的高新技术研发中心！一、微弧氧化技术的原理及特点：微弧氧化陶瓷技术是一种在铝、镁、钛等轻金属合金表面原位生长陶瓷层的高新技术。其原理是在工件表面生成阳极化膜的同时，通过微电弧瞬时7000K高温把极化膜转为陶瓷相。该陶瓷层硬度高、高耐磨、韧性好、与基体结合力强、耐腐蚀、耐高温氧化、绝缘性好，特别适用于高速运动且需要高耐磨、耐腐蚀、抗高温冲击的轻金属合金零部件。俄、美、德、日本等国在航空、航天、兵器、汽车、船舶、机械、石油、化工、医疗、电子等行业对该技术的应用已达到相当水平。该技术的推广应用及产业化必将推进相关行业的发展，成为新的经济增长点。微弧氧化技术的突出特点是：（1）大幅度地提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，可与硬质合金相媲美，大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度；（2）良好的耐磨损性能；（3）良好的耐热性及抗腐蚀性。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术有广阔的应用前景；（4）有良好的绝缘性能，绝缘电阻可达100MΩ以上。（5）基体原位生长陶瓷膜，结合牢固,陶瓷膜致密均匀。二、适用领域：微弧氧化技术广泛应用于航天、航空、兵器、机械、汽车、交通、石油化工、纺织、印刷，烟机，电子、轻工、医疗等行业。如：铝合金加工成的子母导弹推进器、炮弹的弹底、铝合金阀门、内燃机中的活塞、气动元件中的气缸和阀芯、风动工具中气缸、纺织机械中导纱轮和纺杯、印刷机中搓纸辊和印刷辊等。镁合金的汽车发动机罩盖和箱体、踏板、方向盘和座椅，3C产品的壳体等。钛合金的舰船潜艇中防腐部件、石油化工及医药工业中的耐腐容器及设备等。还可应用于零部件的表面修复。三、目前国内厂家和市场：目前国内微弧氧化厂家能够量化生产的企业只有几家而已!但是根据每家企业所掌握微弧氧化技术的不同,能够生产大量工业化生产微弧氧化设备和工艺的厂家更是少而又少.而根据国家环保局对表面处理行业环保的要求,一些老的表面处理设备与技术,不在适应国家对环境的环保要求,而

揭开金属钝化的神秘面纱

题目：揭开金属的神秘面纱姓名：金柱 学号：g2******* 任课老师：何积铨

揭开金属钝化的神秘面纱 摘要 本文介绍了金属的钝化及其在工业生产中的应用，介绍了金属钝化理论：成相膜理论和吸附膜理论，以及两者的简要对比，介绍了金属钝化理论研究的新的进展，即金属钝化的电子理论和钢铁钝化双极膜学说的研究。 关键词：金属钝化；成相膜理论；吸附膜理论；电子理论；双极膜理论 引言 金属的腐蚀给国家带来的损失是巨大的。金属腐蚀后轻则色泽、外形和机械性能等方面受到影响，重则造成仪器、仪表的不能使用，停工停产。产品和环境的污染，厂房的倒塌严重威胁人们的生命和健康。而金属的饨化却能给人们和国民经济带来好处，所以逐步被人们所重视和利用。 所谓钝化是指很多金属与空气中的氧作用(例如铝)或与强氧化剂(钝化剂)作用(例如铁与浓硝酸)或进行阳极氧化时，由于金属表面状态的改变，金属的阳极过程（如Me-ne-→Me n+或2OH--2e→H2O+1/2O2)受到阻滞，而使金属本身的化学活动性大大降低，而耐腐蚀性大大增强的现象和过程。 研究钝化现象有很大的实际意义。因为处一钝态的金属具有很低的溶解速度，因此可能用它来达到减缓金属腐蚀的目的。为了提高金属的防护性能，可采用化学方法或电化学方法，使金属表面覆盖一层人工氧化膜。这种方法就是通常说的氧化处理或发蓝。它在机械制造、仪器制造、武器、飞机及吝种金属日用品中，作为一种防护装饰性覆盖层而广泛地被采用。比如一般钢铁经常采用浓硝酸、亚硝酸钠、重铬酸钾等溶液进行钝化处理，在铁中加入某些易钝化的金属成分(如铬、镍、铂、铁等)冶炼成吝种不锈钢在强氧化性酸中极易钝化，因此可用这类合金钢代替贵金属制造与强氧化性介质相接触的化工设备。

分析微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响

分析微弧氧化表面处理对铝合金拉伸性能的影响 摘要：弧氧化技术又称微等离子体氧化、火花放电阳极氧化。它是将铝，镁， 钛等有色金属及其合金，在适当的电参数条件下使其与电解液中的溶质发生反应，最终在金属表面生成了具有一定厚度的陶瓷膜。利用该技术在铝及其合金上生长 一层Al2O3陶瓷膜，该陶瓷膜具有良好的耐磨、耐蚀性，而且可通过改变电参数 和电解液等得到不同性能、不同颜色的陶瓷膜。 关键词：微弧氧化；表面处理；铝合金拉伸；性能 铝合金本身存在一定的缺点，比如其硬度低、耐磨性差，所以要进行一定的 处理。微弧氧化技术的诞生，使得它克服了传统阳极氧化的不足，该技术可以控 制工艺过程，能够生成具有优异的耐磨和耐蚀性能的陶瓷薄膜，与其他技术相比 较有较高的硬度和绝缘电阻，并且大大提高了膜层的综合性能；此技术具有很多 的优点，比如工艺简单，操作简易，效率高、环保；开创了一个新的技术。但此 技术的应用会对铝合金表面的拉伸性能产生一定的影响，笔者在本文进行了探讨。 1.微弧氧化技术 1.1微弧氧化的基本原理 微弧氧化工艺的基础，是在阳极氧化工艺上慢慢摸索出来的。阳极需要进行 氧化，其在法拉第区进行，升高金属阳极的电位，这样会升高金属阳极的电流， 连续的升压，当升到一定的强度时，会进入电火花放电区，此时，会属阳极会出 现一些特殊的现象，比如铝合金表面会出现电晕、辉光及电火花放电现象，发生 微区放电现象。笔者本文通过对铝阳极为例，铝的阳极氧化膜的成份是A12O3、 Y-AI2O3和AIOOH。由于铝的氧化物在高温会出现一定的转化，如下：所以一般在进行微区高温高压等离子体放电的阶段，铝阳极氧化膜的转变过 程会出现晶化转变，比如Y—A1203和a—A1203，形成微弧陶瓷氧化膜，具有高 硬度及良好耐腐蚀性，一般情况下陶瓷氧化膜的显微硬度可以达到2000HV以上。继续升高电压，这时会进入弧光放电区，此时会出现阳极表面电流密度增大，并 伴有强烈的弧光放电现象。由于弧光放电时会产生强大的冲击力，所以微弧氧化 应避免弧光放电区。 1.2微弧氧化的特点 微弧氧化技术是近几十年发展起来的铝合金表面处理的新技术，目前微弧氧 化技术不是很成熟，还处于研究阶段，对其描述的资料较少。但铝合金微弧氧化 技术有其独特的优点： 1.2.1耐磨性能高 一般情况下，Al、Mg、Ti 合金，在进行微弧氧化后会产生Al2O3、MgO、 TiO2。陶瓷相的产物是具有很强的硬度，所以经微弧氧化的铝合金具有很高的硬度，最硬的硬度可达2500 HV，因此铝合金表面具有优越的耐磨强度，其耐磨性 大大高于传统工艺的膜层.其优良的耐磨性还与一些特殊的因素有关，比如润滑油 的自润滑特性有关。 1.2.2耐腐蚀性能高 一般在经微弧氧化后的陶瓷层会存在大量的喷射口，但是这些喷射口一般为 盲孔；与此同时陶瓷层具可分为三层结构，疏松层、致密层以及过渡层，这样的 分层结构能够为金属内部起到良好的保护作用，所以能够提高耐腐蚀性能。 1.2.3工序简单、生产效率高 微弧氧化技术一般处理工序简单，且生产速度快，一般情况下，要完成一个