脉冲工艺提高耐热冲击性能
发布时间:
2024-04-12 17:03
铝合金阳极氧化是常用的表面处理方法，可以用来保护铝合金不被腐蚀，或者用来制备功能涂层，已经有八十多年的历史。
传统的阳极氧化工艺一般用的都是直流电源，因为在阳极氧化过程中表面会产生大量的热和氧气气泡，从而影响氧化膜的硬度和抗腐蚀性能。而采用脉冲电源就可以克服这种缺点，这是因为脉冲电流是不连续的，而电流变化的间隔就为氧化过程中产生的热量的散出提供了时间，从而可以克服直流阳极氧化过程中热量聚集的不利影响，并且所需要的工作周期比其他的阳极氧化方法的短得多。
耐热冲击性能是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，也称抗热震性或热稳定性。当温度急剧变化时，由于阳极氧化膜和基体的热膨胀系数相差比较大，在如此大的热冲击下会使阳极氧化膜中产生热应力，从而导致涂层开裂，如果涂层和基体的结合力不好，甚至会导致涂层脱落。
刘伟华等人探究了铸造铝合金的阳极氧化膜加热后的开裂行为，发现热水封闭的阳极氧化膜表面有微裂纹，加热后，微裂纹更宽且更深; 阳极氧化温度越高，阳极氧化膜孔越大，孔壁越薄，加热后的阳极氧化膜的裂纹密度和裂纹宽度更大; 还发现未封闭的阳极氧化膜表现出更优异的耐热循环性能，而封闭的阳极氧化膜在热循环后会出现网状的裂纹。
赵旭辉等人探究了1050和2024铝合金在 300 ℃的开裂行为，发现 2024铝合金上的阳极氧化膜不规则，缺陷多，1050 铝合金上的阳极氧化膜孔结构比较均匀，所以在 300 ℃ 下 2024 铝合金上的裂纹密度比1050 铝合金上的裂纹密度大。
研究结果表明:
氧化膜厚度随着脉冲电压和占空比的增加而增大，且热冲击后氧化膜表面的裂纹宽度也随脉冲电压和占空比的增加而增大，耐热冲击性能变差; 氧化膜厚度和热冲击后的裂纹宽度都是随着频率的增加先增加后减小，当脉冲频率为 25 Hz 时，膜层厚度最大，热冲击后的阳极氧化膜表面的裂纹宽度也是最大，耐热冲击性能最差。
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