微弧氧化表面處理工藝對(duì)零件表面粗糙度的影響

董可可，黃紅武

（鄭州飛機(jī)裝備有限責(zé)任公司，河南 鄭州450006）

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

1 微弧氧化試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)采用規(guī)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(gè)規(guī)格孔有3個(gè)，共36個(gè)。試樣編號(hào)為試樣1、試樣2；Φ20 mm×100 mm的7050鋁合金試棒，6件，編號(hào)分別為：1-1、1-2、1-3,2-1、2-2、2-3。

通過(guò)試樣1和試樣2來(lái)考察微弧氧化對(duì)內(nèi)孔表面粗糙度的影響，通過(guò)試棒來(lái)考核微弧氧化對(duì)工件外表面粗糙度的影響。采用表面粗糙度儀對(duì)表面處理前后試驗(yàn)件表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量。微弧氧化槽液采用硅酸鹽堿性槽液，具體要求和試驗(yàn)電參數(shù)如表1所示。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

為試樣1、試樣2上所有孔進(jìn)行編號(hào)，并用表面粗糙度儀測(cè)量?jī)稍嚇由?6個(gè)內(nèi)孔氧化前后的表面粗糙度。對(duì)試樣上36個(gè)孔進(jìn)行編號(hào)，其中1~18號(hào)為通孔（孔徑為Φ6 mm、Φ8 mm、Φ10 mm、Φ16 mm、Φ22 mm、Φ30 mm）；19號(hào)—36號(hào)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(duì)比圖。

表1 氧化膜厚，試驗(yàn)電參數(shù)

圖2 試樣1上所有孔微弧氧化前后表面粗糙度對(duì)比圖

圖1 為試樣2氧化前后表面粗糙度對(duì)比圖，試樣2微弧氧化時(shí)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(jīng)微弧氧化處理后表面粗糙度會(huì)顯著變差，表面粗糙度等級(jí)會(huì)降低為原來(lái)的2左右；當(dāng)氧化前表面粗糙度Ra1μm和Ra2μm之間時(shí)，微弧氧化后表面零件表面粗糙度稍有降低；當(dāng)零件表面粗糙度大于Ra5μm時(shí)，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(duì)比圖，試樣1微弧氧化時(shí)間為140 min。從圖2中可以看出：總體上微弧氧化后所有孔內(nèi)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(shí)，微弧氧化后表面粗糙度稍有下降；當(dāng)零件表面粗糙度大于Ra5μm時(shí)，微弧氧化后零件表面總體得到改善。

對(duì)比圖1和圖2可知，微弧氧化處理時(shí)間越長(zhǎng)，零件表面粗糙度變化越顯著，但總體規(guī)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(duì)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(shí)間越長(zhǎng)，表面粗糙度下降越顯著。

對(duì)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(nèi)孔顯著。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)試樣上孔內(nèi)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(dāng)氧化前表面粗糙度Ra1μm和Ra2μm之間時(shí)，零件表面粗糙度略有下降，當(dāng)零件表面粗糙度大于Ra5μm時(shí)，微弧氧化后零件表面粗糙度有改善。

2）微弧氧化時(shí)間越長(zhǎng)，零件微弧氧化后表面粗糙度下降越顯著，但總體規(guī)律相同。

3）微弧氧化后，零件外表面比零件內(nèi)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(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)。