及其鋁合金在大氣中很易被腐蝕和氧化。通常情況下，其產(chǎn)品必須經(jīng)過表面處理來(lái)提高使用性能。傳統(tǒng)方法主要是采用化學(xué)氧化和直流陽(yáng)極氧化處理，傳統(tǒng)方法缺陷眾多，如表面粗糙、質(zhì)軟、硬度低、耐磨性、抗蝕性和絕緣絕熱性差等。而采用脈沖陽(yáng)極氧化的鋁及其鋁合金產(chǎn)品的氧化膜結(jié)構(gòu)具有均勻致密、純度高、孔隙率低等優(yōu)勢(shì)。

目前，脈沖陽(yáng)極氧化是鋁合金工業(yè)最有前途的陽(yáng)極氧化方法。在工業(yè)發(fā)展中最值得關(guān)注的兩個(gè)問題分別是：（1）陽(yáng)極氧化參數(shù)對(duì)各種鋁合金涂層的機(jī)械性能的影響；（2）降低陽(yáng)極氧化設(shè)備的成本而不降低涂層性能。為了更好更快的工業(yè)應(yīng)用，來(lái)自波蘭的研究人員研究了脈沖陽(yáng)極氧化的鍍液溫度以及電流密度對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的影響。

最新研究表明，在脈沖電流對(duì)5005鋁合金進(jìn)行硬質(zhì)陽(yáng)極氧化過程中，提高鍍液溫度不會(huì)降低鍍層的耐磨性和抗刮性等力學(xué)性能，進(jìn)而有利于保持陽(yáng)極氧化裝置的成本效益。相關(guān)論文以題為“Mechanical properties of a pulsed anodised 5005 aluminium alloy”于2月15日發(fā)表在Surface and Coatings Technology。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125233

在這項(xiàng)工作中，研究人員對(duì)5005鋁合金制成的醫(yī)療器械部件進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，研究了在不降低涂層機(jī)械性能的情況下提高鍍液溫度，從而降低陽(yáng)極氧化成本。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與基體相比，陽(yáng)極氧化本身并不增加表面粗糙度，在陽(yáng)極氧化參數(shù)為電流密度等于4A·dm?2，鍍液溫度為4℃時(shí)，產(chǎn)生鍍層所需的電能最低，提高鍍液溫度(4℃)不會(huì)降低鍍層的耐磨性和抗刮性等力學(xué)性能。在T=4℃時(shí)，比磨損率最低；在T=?4℃，離子=4A·dm?2時(shí)，鍍層硬度最高。從實(shí)用角度看，硬度不如耐磨性重要，應(yīng)以耐磨性來(lái)評(píng)價(jià)硬質(zhì)陽(yáng)極膜的保護(hù)性能。在T=4℃，離子=4A·dm?2的條件下，脈沖陽(yáng)極氧化具有最低的生產(chǎn)成本，涂層的耐磨性和抗刮性基本不變。

圖1. 陽(yáng)極氧化過程中施加的電流脈沖形狀

圖2. 不同陽(yáng)極氧化條件下獲得的陽(yáng)極涂層的SEM圖像（a）涂層橫截面，在T=4℃，ion=6 A·dm?2；其中（b）、（c）和（d）為俯視面，（b）T=4℃，ion=4 A·dm?2；（c）T=0℃，ion=8A·dm?2；（d）T=-4℃，ion=6 A·dm?2

圖3.陽(yáng)極涂層氣孔直徑與鍍液溫度和電流密度的函數(shù)關(guān)系

圖4. 陽(yáng)極氧化電壓與鍍液溫度的函數(shù)關(guān)系：（a）4°C；（b）0°C；（c）?4°C.

圖5. 陽(yáng)極涂層的球盤磨損試驗(yàn)結(jié)果（a）磨痕寬度的測(cè)定；（b）比磨損率與鍍液溫度和電流密度的函數(shù)關(guān)系

圖6.劃痕測(cè)試結(jié)果：（a）在T=4℃，ion=4 A·dm?2條件下的涂層中法向力、摩擦力和剩余深度與劃痕距離的函數(shù)；（b）臨界負(fù)荷下與鍍液溫度和電流密度的函數(shù)

圖7. 在T=4℃，ion=4 A·dm?2條件下的涂層表面劃痕的掃描電鏡顯微圖像

這項(xiàng)研究成果推動(dòng)了鋁合金硬質(zhì)陽(yáng)極氧化的發(fā)展，可以改進(jìn)鋁合金的氧化膜質(zhì)量，明顯地增強(qiáng)膜層的耐磨性和抗刮性等性能，改善膜厚的均勻性，以及減少生產(chǎn)要求厚度的總時(shí)間。運(yùn)用脈沖陽(yáng)極氧化獲得的硬質(zhì)氧化膜更厚，而冷卻溶液所消耗的能量更少，大大降低生產(chǎn)成本。與此同時(shí)，文章中主要是針對(duì)5005鋁合金，然而對(duì)于其它有需求性能的鋁合金也有相同的作用。這項(xiàng)技術(shù)如果得以推廣，將大大降低陽(yáng)極氧化裝置的成本，為企業(yè)實(shí)際創(chuàng)造更多利益。