如今,在钛铝靶深加工制造中,根据应用需求对铝合金进行适当的表面处理以提高机械性能,增强其抗蚀能力已成为必不可少的工艺之一。目前,常采用化学转化膜处理、金属涂层处理、激光束、离子注入等方法对铝及其合金进行表面改性以提高其应用性能 。
1、化学转化膜处理
它是通过铝基体与特定的介质一起发生化学转化作用,形成一层化学转化膜覆盖基体表面。这种转化处理有电化学和化学两种方法,即阳极氧化法和化学氧化法。化学氧化处理是在一定温度下,金属铝和氧化溶液发生化学反应,在表面生成不溶性氧化膜的工艺。化学氧化膜比自然氧化膜厚度(4nm)大 100 倍~200 倍,对铝材疲劳性能影响小、操作容易、不需要电能、设备简单、成本低、生成速度快、附着性良好,可单独作防护层或涂装底层,但膜层存在质地软、耐磨性差、厚度薄、承载场合容易破坏等缺点。
2、阳极氧化处理工艺
它是在电解液中将铝合金制品作为阳极,铅板作为阴极,通电后在制品表面生成氧化膜的过程, 此法最早出现在 20 世纪 20年代。1927 英国首先采用硫酸阳极氧化法对铝的表面进行电化学处理,到 50年代广泛用于修饰、防护及强化领域。在阳极氧化过程中电源最初使用的是直流电源,此法省去添加剂及其他设备,但膜的生长速度慢,整体性能一般。
3、 微弧氧化技术
该技术又称为微等离子体氧化,阳极火花沉积或火花放电阳极氧化,是近几年在普通阳极氧化的基础上发展起来的一种新的表面处理技术。它是利用电化学方法,将材料置于电解质溶液中利用高电压高电流的作用在其表面原位生长陶瓷膜的阳极氧化方法。此技术应用于铝合金上,能够将铝合金材料与陶瓷材料的优点达到完美的结合,所形成的氧化陶瓷转化膜不仅防腐耐磨,而且能防止电化学腐蚀。微弧氧化技术具有前处理工艺简单,对环境无污染,所形成的氧化膜与基体结合牢固,具有较好的致密性,高的硬度,良好的耐磨耐蚀和耐高温冲击性能,因此它具有广泛的应用前景。根据不同的需要,微弧氧化可制备防蚀、防腐、耐磨、装饰、电防护、光学、功能性等不同用途的膜层。
4、金属涂层处理-电镀
铝及其合金也可用金属涂层加以保护,金属涂层可使用电镀、化学镀或热喷涂方法获得。电镀涂层可选用 Zn、Cr 涂层,电镀就是阴极沉积所需金属元素的工艺,被沉积的金属在工件表面形成结合牢固的致密镀层。由于铝的电位比较负,对氧的亲和力比较大,不容易直接镀上耐蚀金属,一般采用化学浸锌、电镀薄锌层和电镀镍,然后镀铜。当铝合金表面镀上一层铜后就可按普通电镀方法在铜镀层镀上所需的金属镀层,这样所得的镀层与基体结合力好。但这种方法费时费力,而且电镀液中含有氰化物这种剧毒物质。近年来发展了一种不需要镀铜层的直接化学镀镍方法,镀液主要成分硫酸镍,次亚磷酸钠为还原剂,pH 值在 4.5~5.5 之间。
5、离子注入及激光处理技术
采用该技术对铝合金表面进行改性处理,以获得优良耐磨性能和耐蚀性能也是目前国内外研究的热门课题之一。离子注入技术是在真空状态下使用高能离子束轰击目标体几乎可以实现任何离子的注入,注入的离子被中和并留在固溶体的取代位置或间隙位置,形成非平衡的表面层。Enders 等人 曾采用此技术提高了铝合金表面的耐蚀性能。激光处理技
术包括激光热处理和激光表面合金化。其中激光热处理是利用激光加热金属表面以促进亚稳固溶体形成的技术,它仅限于表面的融化与凝固;激光合金化是使用激光束将金属表面与外加合金元素一起熔化,然后迅速凝固在金属表面,以获得合金层的技术。
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