[發明專利]一種低壓快速微弧氧化技術

無效

• 申請號: 201210380181.6
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN102877104A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 王平;程小偉;楊丹;李明;李早元;張春梅;郭小陽
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C25D11/02
• 分類號: C25D11/02
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術領域

本發明涉及一種低壓快速微弧氧化技術，適用于在鋁、鎂、鈦、鋯、鈮等閥金屬表面原位生長形成耐蝕、耐磨、絕緣等一系列優良性能的陶瓷膜。

背景技術

微弧氧化技術是一種可直接在鋁、鎂、鈦、鋯、鈮等閥金屬表面原位生長陶瓷膜的新技術。自上世紀70年代在國外發現以來，80年代獲得快速發展。我國微弧氧化技術于上世紀90年代初由俄羅斯引進，國內最早系統研究和應用微弧氧化技術的單位是哈爾濱環亞微弧氧化技術有限公司，并申請多項專利。北京師范大學在90年代后期對鋁合金、鈦合金等金屬開展了一系列工作，獲得863計劃和國家自然科學基金項目的資助和支持。2000年以后，涌現出西安理工大學、湖南大學、燕山大學等眾多機構對微弧氧化技術開展研究。

國內微弧氧化的溶液目前主要采用的有磷酸鹽體系、硅酸鹽體系、鋁酸鹽體系、碳酸鹽體系、氫氧化鈉體系或上述體系的混合，同時在上述溶液體系中添加一些有機物、金屬鹽、無機物等添加劑，使某些元素在微弧氧化過程中進入陶瓷膜，獲得性能各異的微弧氧化陶瓷膜層。

所用電源主要有交流電源、直流電源、帶脈沖或負脈沖的脈沖電源。根據目前的研究結果來看，脈沖電源的優勢比較明顯，在降低能耗和提高微弧氧化效率方面具有明顯的優勢。

目前國內眾多機構的研究和企業的應用及市場對微弧氧化技術的需求，微弧氧化技術的發展進入一個快速時期。雖然微弧氧化已經獲得初步的應用，但是仍然存在許多技術問題沒有得到解決。

微弧氧化技術目前的主要問題在于：一是電壓比較高，一般氧化工藝起弧電壓在200V左右，終止電壓在500V左右；二是氧化時間比較長，目前微弧氧化時電流密度普遍在10A/dm²左右，在鋁合金表面制備50μm的微弧氧化陶瓷膜需要90min左右；三是由于微弧氧化的高電壓，如果采用提高電流密度來縮短氧化時間，將會導致微弧氧化的能耗大幅度增加。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低壓快速微弧氧化技術，該技術原理可靠，電壓降低到200V以下，制備相同厚度微弧氧化陶瓷膜的氧化時間縮短為普通微弧氧化的三分之一到八分之一，微弧氧化能耗基本不變，所制備的微弧氧化陶瓷膜疏松層厚度降低，陶瓷膜的硬度平均提高HV300左右。

為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。

一種低壓快速微弧氧化技術，微弧氧化電源采用脈沖電源，將鋁、鎂、鈦、鋯、鈮等閥金屬工件連接在電源的陽極，陰極采用普通的鉛板。將工件和陰極一起完全放入硅酸鹽體系氧化液中，氧化液溫度控制在20-50℃，氧化液采用機械攪拌來保證溫度均勻。

所述脈沖電源為恒流脈沖氧化電源，峰值電流10A-500A連續可調，基值電流為10A-500A連續可調，頻率為50Hz-100Hz連續可調，占空比為10%-20%連續可調，電壓在0V-200V變化。

所述硅酸鹽體系氧化液，由去離子水、硅酸鈉、調節劑、低壓起弧劑、增強劑組成。所述去離子水為溶劑，硅酸鈉、調節劑、低壓起弧劑、增強劑的配比為：

硅酸鈉????????????5-10g/L，

調節劑????????????0.5-2g/L，

低壓起弧劑????????1-2mL/L，

增強劑????????????0.1-0.2g/L。

所述硅酸鈉為五水硅酸鈉或九水硅酸鈉。

所述調節劑為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀或其混合物。

所述低壓起弧劑為丙三醇。

所述增強劑為鉻酸鈉、鎢酸鈉、鉬酸鈉、偏釩酸銨、氟鋯酸鉀或其混合物。

所述硅酸鹽體系氧化液配制后需要靜置至少48小時后才能用于低壓快速微弧氧化技術。

所述低壓快速微弧氧化工藝，峰值電流密度為30-100A/dm²，基值電流密度為10-20A/dm²，頻率為50Hz-100Hz，占空比為10%-20%，最終氧化電壓低于200V,氧化時間根據所要求微弧氧化陶瓷膜厚度確定。

本發明低壓快速微弧氧化技術適用于鋁合金、鎂合金、鈦合金、鋯合金及鈮合金表面制備微弧氧化陶瓷膜。