微弧氧化表面处理工艺对零件表面粗糙度的影响

董可可，黄红武

（郑州飞机装备有限责任公司，河南 郑州450006）

微弧氧化以阳极氧化为基础，通过给碱性电解液中金属件施加高电压，使零件表面在化学、电化学、等离子体化学共同作用下，原位生产陶瓷氧化膜。氧化过程的高温、高压放电直接把金属氧化烧结成氧化物陶瓷层，原位生产的陶瓷氧化膜既具有陶瓷的高性能，又保持了与基体的结合力。微弧氧化膜层为多微孔的陶瓷晶体结构，影响工件的表面粗糙度。

1 微弧氧化试验方案

本试验采用规格为200 mm×110 mm×100 mm的7050铝合金试样2件，试样上加工有直径为Φ6 mm、Φ8 mm、Φ10 mm、Φ16 mm、Φ22 mm、Φ30 mm的通孔6组，盲孔6组，每个规格孔有3个，共36个。试样编号为试样1、试样2；Φ20 mm×100 mm的7050铝合金试棒，6件，编号分别为：1-1、1-2、1-3,2-1、2-2、2-3。

通过试样1和试样2来考察微弧氧化对内孔表面粗糙度的影响，通过试棒来考核微弧氧化对工件外表面粗糙度的影响。采用表面粗糙度仪对表面处理前后试验件表面粗糙度进行测量。微弧氧化槽液采用硅酸盐碱性槽液，具体要求和试验电参数如表1所示。

2 试验结果分析

为试样1、试样2上所有孔进行编号，并用表面粗糙度仪测量两试样上36个内孔氧化前后的表面粗糙度。对试样上36个孔进行编号，其中1~18号为通孔（孔径为Φ6 mm、Φ8 mm、Φ10 mm、Φ16 mm、Φ22 mm、Φ30 mm）；19号—36号为盲孔（孔径为Φ6 mm、Φ8 mm、Φ10 mm、Φ16 mm、Φ22 mm、Φ30 mm）。图1和图2为试样2和试样1微弧氧化前后表面粗糙度对比图。

表1 氧化膜厚，试验电参数

图2 试样1上所有孔微弧氧化前后表面粗糙度对比图

图1 为试样2氧化前后表面粗糙度对比图，试样2微弧氧化时间为80 min。从图1中可以看出：零件表面处理前表面粗糙度较高（＜Ra1μm），经微弧氧化处理后表面粗糙度会显著变差，表面粗糙度等级会降低为原来的2左右；当氧化前表面粗糙度Ra1μm和Ra2μm之间时，微弧氧化后表面零件表面粗糙度稍有降低；当零件表面粗糙度大于Ra5μm时，微弧氧化后零件表面粗糙度略有改善。

图2 为试样1氧化前后表面粗糙度对比图，试样1微弧氧化时间为140 min。从图2中可以看出：总体上微弧氧化后所有孔内的粗糙度降低，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显；表面粗糙度超在Ra1μm和Ra2μm之间时，微弧氧化后表面粗糙度稍有下降；当零件表面粗糙度大于Ra5μm时，微弧氧化后零件表面总体得到改善。

对比图1和图2可知，微弧氧化处理时间越长，零件表面粗糙度变化越显著，但总体规律相同。

表2 试棒微弧氧化前后表面粗糙度值 μm

表2 为6件Φ20 mm×100 mm试棒微弧氧化前后表面粗糙度值对比表。从表中可以看出：微弧氧化处理后零件表面粗糙度下降，且氧化时间越长，表面粗糙度下降越显著。

对比图1、图2与表2可以看出，微弧氧化处理后，零件外表面粗糙度下降较内孔显著。

3 结论

本文通过对试样上孔内和试棒外表面微弧氧化前后表面粗糙度研究得出：

1）微弧氧化处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显著，当氧化前表面粗糙度Ra1μm和Ra2μm之间时，零件表面粗糙度略有下降，当零件表面粗糙度大于Ra5μm时，微弧氧化后零件表面粗糙度有改善。

2）微弧氧化时间越长，零件微弧氧化后表面粗糙度下降越显著，但总体规律相同。

3）微弧氧化后，零件外表面比零件内孔表面粗糙度下降显著。

为采用微弧氧化表面处理的7050铝合金结构件设计和生产提供了可靠依据。