专利名称：一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法
技术领域：
本发明属于微弧氧化技术领域，具体涉及一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法。
背景技术：
微弧氧化(MAO)技术最早源于20世纪30年代德国科学家Giintherschlze和Betz 对金属阳极极化时火花放电现象的研究，但是直到20世纪70年代前苏联科学家A. MOPKOS 才正确地认识了这种火花放电现象。火花放电的结果导致电极表面上形成具有较高保护性能的陶瓷膜，这种方法称为微弧氧化或微等离子体氧化等。由于这种技术在材料制备上工艺简单，容易实现，所以引起越来越多的专家、学者的关注，成为国际材料科学研究的热点之一。微弧氧化技术是指利用弧光放电增强并激活在工件阳极上发生的微等离子氧化反应，从而在以铝、钛、镁等金属及其合金为材料的工件表面原位生成优质的强化陶瓷膜。 微弧氧化技术是近几年国内外发展较快的一项高新技术，通过在工件上施加电压，突破传统的阳极氧化电流、电压法拉第区域的限制。阳极电位由几十伏提高到几百伏。在一定电流密度下，致使在工件表面出现电晕、辉光、微弧放电，甚至火花斑，使工件表面在微弧等离子体高温高压下与电解质溶液相互作用形成陶瓷膜，进而达到工件表面改性强化。这种陶瓷膜与基体属冶金结合，结合强度好，硬度高，具有很好的耐磨、耐腐蚀、耐高压绝缘和抗高温冲击等特性，可以数倍乃至数十倍的提高工件的使用寿命。但是微弧氧化制备涂层过程中， 由于微等离子体放电时，在放电微区产生瞬时高温，使形成的氧化膜在微区内熔化，在电解液的冷却作用下，熔化微区迅速冷却凝固，使得涂层表面残留了大量放电微气孔及微裂纹。 微孔与微裂纹的存在使得涂层表面粗糙度较高，影响了陶瓷涂层的进一步推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种方法简便、 投入成本低且使用效果好、实用价值高的减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法。该方法在微弧氧化制备陶瓷层的制备过程中适时的引入超声波作用，可有效改善微弧氧化陶瓷层表面粗糙度，经检测陶瓷层粗糙度Ra在1. 7 μ m 2. 0 μ m之间。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，其特征在于，该方法为在微弧氧化处理过程中引入超声波对电解液进行超声，直至微弧氧化处理过程结束；在超声波作用下，有效加强了电解液在金属表面的微循环，使得金属表面在微等离子弧放电时形成的熔融态氧化物在冷却凝固时趋于平整并填充微孔，从而减小微弧氧化陶瓷层表面的粗糙度。上述的一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，所述超声波的功率不大于 400W，超声波的频率为20KHz 40KHz。上述的一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，所述超声波的功率为200W 400W。上述的一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，所述超声波引入的时间为微弧氧化处理开始5min后。本发明与现有技术相比具有以下优点1、本发明方法简便、投入成本低且使用效果好、实用价值高。2、本发明在微弧氧化制备陶瓷层的制备过程中适时的引入超声波作用，有效加强了电解液在金属表面的微循环，使得金属表面在微等离子弧放电时形成的熔融态氧化物在冷却凝固时趋于平整并填充微孔，从而减小微弧氧化陶瓷层表面的粗糙度，有效改善微弧氧化陶瓷层表面粗糙度，经检测陶瓷层粗糙度Ra在1. 7 μ m 2. 0 μ m之间。3、采用本发明的方法制备的陶瓷层粗糙度比现有的微弧氧化工艺制备的陶瓷层粗糙度小，有效地解决了微弧氧化陶瓷层表面粗糙度问题。4、本发明的方法推广利用前景广阔，能有效推广适用至需要改善微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的技术场合。下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施例方式实施例1以镁合金为阳极，不锈钢板为阴极，在铝酸盐电解液中，采用脉冲电源进行微弧氧化，微弧氧化电压为200V 500V，时间为20min，在微弧氧化进行到IOmin时引入超声波对电解液进行超声，超声波功率为200W，频率为20KHz，微弧氧化结束的同时停止超声波作用。本实施例制备的陶瓷层具有良好的表面粗糙度，经粗糙度测试仪检测，表面粗糙度 Ra 为 1.7 μ m。实施例2以镁合金为阳极，不锈钢板为阴极，在铝酸盐电解液中，采用脉冲电源进行微弧氧化，微弧氧化电压为200V 500V，时间为20min，在微弧氧化进行到13min时引入超声波对电解液进行超声，超声波功率为300W，频率为^KHz,微弧氧化结束的同时停止超声波作用。本实施例制备的陶瓷层具有良好的表面粗糙度，经粗糙度测试仪检测，表面粗糙度 Ra 为 1.9 μ m。实施例3以镁合金为阳极，不锈钢板为阴极，在铝酸盐电解液中，采用脉冲电源进行微弧氧化，微弧氧化电压为200V 500V，时间为20min，在微弧氧化进行到8min时引入超声波对电解液进行超声，超声波功率为400W，频率为40KHz，微弧氧化结束的同时停止超声波作用。本实施例制备的陶瓷层具有良好的表面粗糙度，经粗糙度测试仪检测，表面粗糙度 Ra 为 1.9 μ m。实施例4以铝合金为阳极，不锈钢板为阴极，在铝酸盐电解液中，采用脉冲电源进行微弧氧
4化，微弧氧化电压为200V 600V，时间为30min，在微弧氧化进行到20min时引入超声波对电解液进行超声，超声波功率为300W，频率为^KHz,微弧氧化结束的同时停止超声波作用。本实施例制备的陶瓷层具有良好的表面粗糙度，经粗糙度测试仪检测，表面粗糙度 Ra 为 1.7 μ m。实施例5以铝合金为阳极，不锈钢板为阴极，在铝酸盐电解液中，采用脉冲电源进行微弧氧化，微弧氧化电压为200V 600V，时间为30min，在微弧氧化进行到15min时引入超声波对电解液进行超声，超声波功率为200W，频率为20KHz，微弧氧化结束的同时停止超声波作用。本实施例制备的陶瓷层具有良好的表面粗糙度，经粗糙度测试仪检测，表面粗糙度 Ra 为 1.8 μ m。实施例6以钛合金为阳极，不锈钢板为阴极，在铝酸盐电解液中，采用脉冲电源进行微弧氧化，微弧氧化电压为200V 500V，时间为20min，在微弧氧化进行到13min时引入超声波对电解液进行超声，超声波功率为200W，频率为20KHz，微弧氧化结束的同时停止超声波作用。本实施例制备的陶瓷层具有良好的表面粗糙度，经粗糙度测试仪检测，表面粗糙度 Ra 为 1.8 μ m。实施例7以钛合金为阳极，不锈钢板为阴极，在铝酸盐电解液中，采用脉冲电源进行微弧氧化，微弧氧化电压为200V 500V，时间为20min，在微弧氧化进行到IOmin时引入超声波对电解液进行超声，超声波功率为300W，频率为40KHz，微弧氧化结束的同时停止超声波作用。本实施例制备的陶瓷层具有良好的表面粗糙度，经粗糙度测试仪检测，表面粗糙度 Ra 为 1.7 μ m。实施例8以钛合金为阳极，不锈钢板为阴极，在铝酸盐电解液中，采用脉冲电源进行微弧氧化，微弧氧化电压为200V 500V，时间为20min，在微弧氧化进行到5min时引入超声波对电解液进行超声，超声波功率为100W，频率为40KHz，微弧氧化结束的同时停止超声波作用。本实施例制备的陶瓷层具有良好的表面粗糙度，经粗糙度测试仪检测，表面粗糙度 Ra 为 2. 0 μ m。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，其特征在于，该方法为在微弧氧化处理过程中引入超声波对电解液进行超声，直至微弧氧化处理过程结束。
2.根据权利要求1所述的一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，其特征在于， 所述超声波的功率不大于400W，超声波的频率为20KHz 40KHz。
3.根据权利要求2所述的一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，其特征在于， 所述超声波的功率为200W 400W。
4.根据权利要求1所述的一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，其特征在于， 所述超声波引入的时间为微弧氧化处理开始5min后。
全文摘要
本发明公开了一种减小微弧氧化陶瓷层表面粗糙度的方法，该方法为在微弧氧化处理过程中引入超声波对电解液进行超声，直至微弧氧化处理过程结束。本发明方法简便、投入成本低且使用效果好、实用价值高，在微弧氧化制备陶瓷层的制备过程中适时的引入超声波作用，有效加强了电解液在金属表面的微循环，使得金属表面在微等离子弧放电时形成的熔融态氧化物在冷却凝固时趋于平整并填充微孔，从而减小微弧氧化陶瓷层表面的粗糙度，有效改善微弧氧化陶瓷层表面粗糙度，经检测陶瓷层粗糙度Ra在1.7μm～2.0μm之间。
文档编号C25D11/02GK102424998SQ201110384128
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月27日 优先权日2011年11月27日
发明者李争显, 李宏战, 杜继红, 王培 , 高广睿 申请人:西北有色金属研究院