学文网摘要：通过2A14铝合金微弧氧化工艺研究，得出电流密度的增大以及微弧氧化时间的增长，微弧氧化陶瓷膜层的厚度随之增加，硬度也随之增大。2A14铝合金微弧氧化的最优工艺参数为：电流密度9A/dm2～11A/dm2，时间1.5h，占空比50%，频率200Hz。
关键词：微弧氧化；2A14铝合金
微弧氧化（Micro-arcOxidation）技术是一种新型的表面处理工艺，其采用高于阳极化的高电压、大电流，利用火花放电现象产生的高能量，使铝合金制品表面生成以基底元素氧化物为主、电解液所含元素参与掺杂改性的复杂氧化物涂层。该技术工艺过程容易控制、操作简单、处理效率高、对环境无污染，且能在任何不规则几何体表面进行均匀反应，产生的陶瓷膜具有较高的显微硬度。铝合金微弧氧化技术大幅增强了材料的表面性能，特别适合于对耐磨、防腐性能要求较高的零部件使用。
1、2A14铝合金微弧氧化工艺研究
1.1实验材料。本文利用2A14铝合金试片研究电流密度及微弧氧化时间对微弧氧化膜层性能的影响。表1为2A14铝合金化学成分.1.2实验工艺流程。实验前，先加工好所需要的微弧氧化试片，试片尺寸为100×50×10mm3。微弧氧化具体工艺流程为：化学除油-纯水冲洗-微弧氧化-纯水清洗-吹干-性能测试。1.3试验设备。采用黑龙江省中俄科技合作及产业化中心研制的WHD-300型微弧氧化设备进行微弧氧化实验。采用脉冲恒流控制，其最高额定电压为750V。微弧氧化过程中若电解质溶液温度高于设定值35℃，冷却系统便会自动工作以确保工件在小于35℃环境下完成微弧氧化过程。1.4实验方案及结果。结合文献资料及前期实验结果，设计了如表2所示的实验方案1。固定微弧氧化时间为1.5h，占空比为50%，电源频率为200Hz，研究电流密度对膜层性能影响。所得实验结果如表3所示。随电流密度的增加，膜层的厚度与硬度均有所提高，但当电流密度为24～26A/dm2时，微弧氧化膜表面比较粗糙，不够致密。由此可见，当电流密度增大到一定程度时会导致膜层质量下降，较为优化的电流密度参数为9～11A/dm2。固定电流密度为9～11A/dm2，利用第2组实验研究时间对微弧氧化膜层性能的影响。所得实验结果如表5所示。随微弧氧化时间的增加，膜层硬度与厚度均有所增加，但是当时间增大为3h时，微弧氧化膜层较为粗糙，不够致密，较为优化的微弧氧化时间为1.5h。
2、分析与讨论
随着电流密度的增加，陶瓷层的厚度和硬度均呈增长趋势。这是由于在微弧氧化过程中，随着电流密度的增加使得作用在陶瓷膜层上的能量增大，相应的微弧氧化反应驱动力增大，因而有利于陶瓷层快速增长。但随着电流密度的增加，微弧氧化放电变得困难，使得终端放电集中在几个点且能量偏高，使得陶瓷层表面变得更加粗糙、疏松，从而影响了陶瓷层的致密性。随着微弧氧化时间的增加，陶瓷层的厚度和硬度均呈增长趋势。这是由于随着微弧氧化时间的增加，基体表面不断的完成放电击穿、熔融、冷凝、成膜的微弧氧化过程。但当膜层厚度增大到一定程度后，放电击穿变得越来越困难，膜层厚度变不再显著增大。且长时间微弧氧化将导致膜层致密性下降。
3、结论
以上研究了电流密度和时间对2A14铝合金微弧氧化膜性能的影响。电流密度的增大以及微弧氧化时间的增长，微弧氧化陶瓷膜层的厚度随之增加，硬度也随之增大。但过大的电流密度以及过长的微弧氧化时间将导致膜层致密性下降。2A14铝合金微弧氧化的最优工艺参数为：电流密度9～11A/dm2，时间1.5h，占空比50%，频率200Hz。
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作者：陆山 田翠翠 吴彦芬 单位：中航工业哈尔滨东安发动机（集团）有限公司
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