论文资料-铝表面电化学陶瓷成膜

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1、腿艿蚈螆芁蒅薄袅羁芈蒀袄肃蒃莆袃芅芆螅袂羅薁蚁袁肇莄薇袀腿薀蒃袀节莃螁衿羁膅蚇羈肄莁薃羇膆膄葿羆袆荿蒅羅肈节螄羄膀蒇蚀羄芃芀薆羃羂蒆蒂肂肅艿螀肁膇蒄蚆肀艿芇薂聿聿蒂薈蚆膁莅蒄蚅芃薁螃蚄羃莃虿蚃肅蕿薅蚂膈莂蒁螂芀膅螀螁羀莀蚆螀膂膃蚂蝿芄蒈薈螈羄芁蒃螇肆蒇螂螆腿艿蚈螆芁蒅薄袅羁芈蒀袄肃蒃莆袃芅芆螅袂羅薁蚁袁肇莄薇袀腿薀蒃袀节莃螁衿羁膅蚇羈肄莁薃羇膆膄葿羆袆荿蒅羅肈节螄羄膀蒇蚀羄芃芀薆羃羂蒆蒂肂肅艿螀肁膇蒄蚆肀艿芇薂聿聿蒂薈蚆膁莅蒄蚅芃薁螃蚄羃莃虿蚃肅蕿薅蚂膈莂蒁螂芀膅螀螁羀莀蚆螀膂膃蚂蝿芄蒈薈螈羄芁蒃螇肆蒇螂螆腿艿蚈螆芁蒅薄袅羁芈蒀袄肃蒃莆袃芅芆螅袂羅薁蚁袁肇莄薇袀腿薀蒃袀

2、节莃螁衿羁膅蚇羈肄莁薃羇膆膄葿羆袆荿蒅羅肈节螄羄膀蒇蚀羄芃芀薆羃羂蒆蒂肂肅艿螀肁膇蒄蚆肀艿芇薂聿聿蒂薈蚆膁莅蒄蚅芃薁螃蚄羃莃虿蚃肅蕿薅蚂膈莂蒁螂芀膅螀螁羀莀蚆螀膂膃蚂蝿芄蒈薈螈羄芁蒃螇肆蒇螂螆腿艿蚈螆芁蒅薄袅羁芈蒀袄肃蒃莆袃芅芆螅袂羅薁蚁袁肇莄薇袀腿薀蒃袀节莃螁衿羁膅蚇羈肄莁薃羇膆膄葿羆袆荿蒅羅肈节螄羄膀蒇蚀羄芃芀薆羃羂蒆蒂肂肅艿螀肁膇蒄蚆肀艿芇薂聿聿蒂薈蚆膁莅蒄蚅芃薁螃蚄羃莃虿蚃肅蕿薅蚂膈莂蒁螂芀膅螀螁羀莀蚆螀膂膃蚂铝表面电化学陶瓷成膜技术及其研究进展铝及其合金具有优良的物理与化学性能，铝基材料的应用一般都建立在对其进行表面处理的基础之上，即在其表面形成一层具有保护性

3、、功能性或装饰性的膜层。最常见的铝表面处理方法是铝的阳极氧化。常规的阳极氧化能在铝表面形成具有阻挡层和多孔层双重结构的γ-Al2O3膜层，这种膜层有较好的耐蚀性，氧化膜经后处理(如化学或电解着色)可具有很好的装饰性，但耐磨性较差、硬度较低。硬质阳极氧化技术的基本原理和常规阳极氧化相同，采用该技术可以获得硬度(Hv)为400-600kg/mm2的氧化膜，可满足某些领域对氧化膜耐磨性和硬度的要求。但处理条件较苛刻，如需严格控制在低温条件下氧化，成膜时间长，膜层颜色单一等。    铝表面电化学强化处理技术包括微弧氧化技术[2～3]和电化学沉积陶瓷膜(EDCF)技术。铝的常规阳

4、极氧化是在法拉第反应区进行，但当氧化电压升高到一定值后，氧化膜会放电击穿而破坏，阳极表面会产生游动的弧光。微弧氧化技术利用微弧等离子放电产生的界面高温(>2000℃)使铝表面初始生成的氧化膜被重新烧结、融熔、并转化为具有极高硬度的α-Al2O3，从而使膜层的硬度、耐磨耐蚀性大幅度提高。在法拉第反应区和火花放电区之间有一段电压较高的区域，研究者们对在该区域发生的阀金属的阳极氧化进行了研究，发现了一些引人关注的现象。如Mcneill和Cruss[4]在100V电压下对铝进行阳极氧化，在NaAlO2溶液中得到的氧化膜主要成份为β-Al2O3·3H2O；在Na2WO4溶液中得到

5、δ或θ-Al2O3为主要成份的氧化膜，由此他们提出阴离子凝集层在阳极表面沉积、脱水、结晶的成膜机理。在低电压下对钽进行阳极氧化，只能得到非晶态的氧化膜，而Vermilyea[5]在高电压下制得了晶态的Ta2O5膜层。Santway[6]等在硼酸盐体系中对铝进行高压阳极氧化，也发现很多有别于常规阳极氧化的现象；巩运兰[7]通过对铝在铬酸中进行高压阳极氧化，发现氧化膜中有α-Al2O3的存在。可见，铝等阀金属在高电压下的阳极氧化行为与常规阳极氧化存在很大差别。本研究小组经过近3年对铝高压阳极氧化处理的研究发现:将铝及其合金材料置于一定的复合电解液中，采用较高直流或非连续氧化

6、电压，对其进行阳极化处理，可在铝及其合金表面获得一层硬度高、耐磨、耐蚀性好，并具有优异装饰性能的类陶瓷膜。该膜的结构、组成与常规氧化膜及微弧氧化膜均存在较大差异。而这方面的研究工作尚未见国内外有类似或相关报道，本文将就这一特殊铝表面阳极化处理工艺进行较详细的讨论。2　电化学沉积陶瓷膜技术及膜层性能2.1　工艺方法  2.1.1　铝陶瓷覆膜阳极氧化沉积的氧化曲线特性[8]      研究表明，铝的高压阳极氧化成膜过程是一种全新的界面过程，其氧化曲线有着特殊的规律。        　　    图1中，U0为成膜初始电压，根据电解液组成和施压方式其范围可在80-250V变化。

7、实验时一般控制阳极化电压在30s内由0V升到U0，然后保持恒定至实验结束。由图2知，EDCF成膜过程中，阳极极化电流随时间变化而变化，呈驼峰状。I0为峰值电流密度，其变化范围在6～30A/dm2，I0的大小可通过成膜初始电压U0和升压速度来调节，同时I0的大小还与溶液搅拌强度和电解质种类和浓度有关。EDCF阳极化电压比普通阳极氧化高，但比微弧氧化低，阳极化过程中表面不产生电火花。并且每一电解液体系的成膜过程均存在一个临界峰值电流密度。若电流密度小于临界峰值电流密度，EDCF膜难以形成或成膜不完整。峰值电流密度越大，陶瓷膜沉积速度越快，在铝