[發明專利]一種減小微弧氧化陶瓷層表面粗糙度的方法

無效

• 申請號: 201110384128.9
• 申請日: 2011-11-27
• 公開（公告）號: CN102424998A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 李宏戰;李爭顯;杜繼紅;高廣睿;王培
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C25D11/02
• 分類號: C25D11/02
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于微弧氧化技術領域，具體涉及一種減小微弧氧化陶瓷層表面粗糙度的方法。

背景技術

微弧氧化(MAO)技術最早源于20世紀30年代德國科學家Giintherschlze和Betz對金屬陽極極化時火花放電現象的研究，但是直到20世紀70年代前蘇聯科學家A.MOPKOS才正確地認識了這種火花放電現象。火花放電的結果導致電極表面上形成具有較高保護性能的陶瓷膜，這種方法稱為微弧氧化或微等離子體氧化等。由于這種技術在材料制備上工藝簡單，容易實現，所以引起越來越多的專家、學者的關注，成為國際材料科學研究的熱點之一。

微弧氧化技術是指利用弧光放電增強并激活在工件陽極上發生的微等離子氧化反應，從而在以鋁、鈦、鎂等金屬及其合金為材料的工件表面原位生成優質的強化陶瓷膜。微弧氧化技術是近幾年國內外發展較快的一項高新技術，通過在工件上施加電壓，突破傳統的陽極氧化電流、電壓法拉第區域的限制。陽極電位由幾十伏提高到幾百伏。在一定電流密度下，致使在工件表面出現電暈、輝光、微弧放電，甚至火花斑，使工件表面在微弧等離子體高溫高壓下與電解質溶液相互作用形成陶瓷膜，進而達到工件表面改性強化。這種陶瓷膜與基體屬冶金結合，結合強度好，硬度高，具有很好的耐磨、耐腐蝕、耐高壓絕緣和抗高溫沖擊等特性，可以數倍乃至數十倍的提高工件的使用壽命。但是微弧氧化制備涂層過程中，由于微等離子體放電時，在放電微區產生瞬時高溫，使形成的氧化膜在微區內熔化，在電解液的冷卻作用下，熔化微區迅速冷卻凝固，使得涂層表面殘留了大量放電微氣孔及微裂紋。微孔與微裂紋的存在使得涂層表面粗糙度較高，影響了陶瓷涂層的進一步推廣應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種方法簡便、投入成本低且使用效果好、實用價值高的減小微弧氧化陶瓷層表面粗糙度的方法。該方法在微弧氧化制備陶瓷層的制備過程中適時的引入超聲波作用，可有效改善微弧氧化陶瓷層表面粗糙度，經檢測陶瓷層粗糙度Ra在1.7μm～2.0μm之間。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種減小微弧氧化陶瓷層表面粗糙度的方法，其特征在于，該方法為：在微弧氧化處理過程中引入超聲波對電解液進行超聲，直至微弧氧化處理過程結束；在超聲波作用下，有效加強了電解液在金屬表面的微循環，使得金屬表面在微等離子弧放電時形成的熔融態氧化物在冷卻凝固時趨于平整并填充微孔，從而減小微弧氧化陶瓷層表面的粗糙度。

上述的一種減小微弧氧化陶瓷層表面粗糙度的方法，所述超聲波的功率不大于400W，超聲波的頻率為20KHz～40KHz。

上述的一種減小微弧氧化陶瓷層表面粗糙度的方法，所述超聲波的功率為200W～400W。

上述的一種減小微弧氧化陶瓷層表面粗糙度的方法，所述超聲波引入的時間為微弧氧化處理開始5min后。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明方法簡便、投入成本低且使用效果好、實用價值高。

2、本發明在微弧氧化制備陶瓷層的制備過程中適時的引入超聲波作用，有效加強了電解液在金屬表面的微循環，使得金屬表面在微等離子弧放電時形成的熔融態氧化物在冷卻凝固時趨于平整并填充微孔，從而減小微弧氧化陶瓷層表面的粗糙度，有效改善微弧氧化陶瓷層表面粗糙度，經檢測陶瓷層粗糙度Ra在1.7μm～2.0μm之間。

3、采用本發明的方法制備的陶瓷層粗糙度比現有的微弧氧化工藝制備的陶瓷層粗糙度小，有效地解決了微弧氧化陶瓷層表面粗糙度問題。

4、本發明的方法推廣利用前景廣闊，能有效推廣適用至需要改善微弧氧化陶瓷層表面粗糙度的技術場合。

下面通過實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

具體實施方式

實施例1

以鎂合金為陽極，不銹鋼板為陰極，在鋁酸鹽電解液中，采用脈沖電源進行微弧氧化，微弧氧化電壓為200V～500V，時間為20min，在微弧氧化進行到10min時引入超聲波對電解液進行超聲，超聲波功率為200W，頻率為20KHz，微弧氧化結束的同時停止超聲波作用。

本實施例制備的陶瓷層具有良好的表面粗糙度，經粗糙度測試儀檢測，表面粗糙度Ra為1.7μm。

實施例2