微弧氧化表面處理工藝對零件表面粗糙度的影響

董可可，黃紅武

（鄭州飛機裝備有限責任公司，河南 鄭州450006）

微弧氧化以陽極氧化為基礎，通過給堿性電解液中金屬件施加高電壓，使零件表面在化學、電化學、等離子體化學共同作用下，原位生產陶瓷氧化膜。氧化過程的高溫、高壓放電直接把金屬氧化燒結成氧化物陶瓷層，原位生產的陶瓷氧化膜既具有陶瓷的高性能，又保持了與基體的結合力。微弧氧化膜層為多微孔的陶瓷晶體結構，影響工件的表面粗糙度。

1 微弧氧化試驗方案

本試驗采用規格為200 mm×110 mm×100 mm的7050鋁合金試樣2件，試樣上加工有直徑為Φ6 mm、Φ8 mm、Φ10 mm、Φ16 mm、Φ22 mm、Φ30 mm的通孔6組，盲孔6組，每個規格孔有3個，共36個。試樣編號為試樣1、試樣2；Φ20 mm×100 mm的7050鋁合金試棒，6件，編號分別為：1-1、1-2、1-3,2-1、2-2、2-3。

通過試樣1和試樣2來考察微弧氧化對內孔表面粗糙度的影響，通過試棒來考核微弧氧化對工件外表面粗糙度的影響。采用表面粗糙度儀對表面處理前后試驗件表面粗糙度進行測量。微弧氧化槽液采用硅酸鹽堿性槽液，具體要求和試驗電參數如表1所示。

2 試驗結果分析

為試樣1、試樣2上所有孔進行編號，并用表面粗糙度儀測量兩試樣上36個內孔氧化前后的表面粗糙度。對試樣上36個孔進行編號，其中1~18號為通孔（孔徑為Φ6 mm、Φ8 mm、Φ10 mm、Φ16 mm、Φ22 mm、Φ30 mm）；19號—36號為盲孔（孔徑為Φ6 mm、Φ8 mm、Φ10 mm、Φ16 mm、Φ22 mm、Φ30 mm）。圖1和圖2為試樣2和試樣1微弧氧化前后表面粗糙度對比圖。

表1 氧化膜厚，試驗電參數

圖2 試樣1上所有孔微弧氧化前后表面粗糙度對比圖

圖1 為試樣2氧化前后表面粗糙度對比圖，試樣2微弧氧化時間為80 min。從圖1中可以看出：零件表面處理前表面粗糙度較高（＜Ra1μm），經微弧氧化處理后表面粗糙度會顯著變差，表面粗糙度等級會降低為原來的2左右；當氧化前表面粗糙度Ra1μm和Ra2μm之間時，微弧氧化后表面零件表面粗糙度稍有降低；當零件表面粗糙度大于Ra5μm時，微弧氧化后零件表面粗糙度略有改善。

圖2 為試樣1氧化前后表面粗糙度對比圖，試樣1微弧氧化時間為140 min。從圖2中可以看出：總體上微弧氧化后所有孔內的粗糙度降低，零件微弧氧化前表面粗糙度越高，氧化后表面粗糙度降低越明顯；表面粗糙度超在Ra1μm和Ra2μm之間時，微弧氧化后表面粗糙度稍有下降；當零件表面粗糙度大于Ra5μm時，微弧氧化后零件表面總體得到改善。

對比圖1和圖2可知，微弧氧化處理時間越長，零件表面粗糙度變化越顯著，但總體規律相同。

表2 試棒微弧氧化前后表面粗糙度值 μm

表2 為6件Φ20 mm×100 mm試棒微弧氧化前后表面粗糙度值對比表。從表中可以看出：微弧氧化處理后零件表面粗糙度下降，且氧化時間越長，表面粗糙度下降越顯著。

對比圖1、圖2與表2可以看出，微弧氧化處理后，零件外表面粗糙度下降較內孔顯著。

3 結論

本文通過對試樣上孔內和試棒外表面微弧氧化前后表面粗糙度研究得出：

1）微弧氧化處理前零件表面粗糙度越高（小于Ra1μm），氧化后表面粗糙度下降越顯著，當氧化前表面粗糙度Ra1μm和Ra2μm之間時，零件表面粗糙度略有下降，當零件表面粗糙度大于Ra5μm時，微弧氧化后零件表面粗糙度有改善。

2）微弧氧化時間越長，零件微弧氧化后表面粗糙度下降越顯著，但總體規律相同。

3）微弧氧化后，零件外表面比零件內孔表面粗糙度下降顯著。

為采用微弧氧化表面處理的7050鋁合金結構件設計和生產提供了可靠依據。