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，脈沖陽極氧化是鋁合金工業(yè)最有前途的陽極氧化方法。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，來自波蘭的研究人員研究了脈沖陽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，從而降低陽極氧化成本。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與基體相比，陽極氧化本身并不增加表面粗糙度，在陽極氧化參數(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)以耐磨性來評(píng)價(jià)硬質(zhì)陽極膜的保護(hù)性能。在T=4℃，離子=4A·dm?2的條件下，脈沖陽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. 陽極氧化過程中施加的電流脈沖形狀

圖2. 不同陽極氧化條件下獲得的陽極涂層的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，將大大降低陽極氧化裝置的成本，為企業(yè)實(shí)際創(chuàng)造更多利益。