黄工
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一、直流阳极氧化时间对膜层性能的影响
一定时间范围内,随氧化时间的延长,膜厚度增加很快,氧化时间>50min后,膜厚度几乎不再增长。氧化前,实验用工业纯铝L2基体的显微硬度约4615HV。经阳极氧化的试样表面显微硬度极度提高,但随氧化时间的增加,尤其是氧化时间20min后,膜硬度迅速下降。其原因是(i)氧化膜分为阻挡层和多孔层,阻挡层硬度很高,而多孔膜层硬度较低。在氧化初期,阻挡层硬度对膜层的硬度影响占优势,随着氧化时间的延长,多孔层增厚,阻挡层的影响减小,从而导致表面的显微硬度降低。(ii)在氧化膜的生长过程中,成膜反应和溶膜反应同时进行。当成膜速度大于溶膜速度时,一定时间内膜层厚度不断增加,随着氧化膜膜层向基体不断延伸的同时,多孔层的孔壁逐渐变薄,孔径逐渐增大,导致显微硬度随氧化时间的增加呈下降趋势。值得注意的是,封孔后,随氧化时间的延长,氧化膜的硬度下降趋势减缓。氧化时间为40min,能同时获得相对较好的膜厚度和膜硬度。
二、直流阳极氧化电压对膜层性能的影响
氧化膜厚度随着氧化电压的升高几乎呈线性增加。这是因为一定电压范围内,氧化电压越大,氧化膜的阻挡层越厚,而多孔层的产生和增长是建立在阻挡层不断向铝基体延伸的基础上的,阻挡层越厚,则产生的多孔层越厚膜层表面显微硬度亦随氧化电压的增加而增加。这是因为提高氧化电压,氧化膜的生长速度加快,成膜时间缩短。膜层发生化学溶解的时间减少,其厚度和硬度相应提高。值得注意的是氧化电压超过10V后,膜硬度增长趋势相对减缓。
