及其鋁合金在大氣中很易被腐蝕和氧化。通常情況下，其產品必須經過表面處理來提高使用性能。傳統方法主要是采用化學氧化和直流陽極氧化處理，傳統方法缺陷眾多，如表面粗糙、質軟、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品的氧化膜結構具有均勻致密、純度高、孔隙率低等優勢。

目前，脈沖陽極氧化是鋁合金工業最有前途的陽極氧化方法。在工業發展中最值得關注的兩個問題分別是：（1）陽極氧化參數對各種鋁合金涂層的機械性能的影響；（2）降低陽極氧化設備的成本而不降低涂層性能。為了更好更快的工業應用，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機械強度的影響。

最新研究表明，在脈沖電流對5005鋁合金進行硬質陽極氧化過程中，提高鍍液溫度不會降低鍍層的耐磨性和抗刮性等力學性能，進而有利于保持陽極氧化裝置的成本效益。相關論文以題為“Mechanical properties of a pulsed anodised 5005 aluminium alloy”于2月15日發表在Surface and Coatings Technology。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.125233

在這項工作中，研究人員對5005鋁合金制成的醫療器械部件進行陽極氧化處理，研究了在不降低涂層機械性能的情況下提高鍍液溫度，從而降低陽極氧化成本。結果發現，與基體相比，陽極氧化本身并不增加表面粗糙度，在陽極氧化參數為電流密度等于4A·dm?2，鍍液溫度為4℃時，產生鍍層所需的電能最低，提高鍍液溫度(4℃)不會降低鍍層的耐磨性和抗刮性等力學性能。在T=4℃時，比磨損率最低；在T=?4℃，離子=4A·dm?2時，鍍層硬度最高。從實用角度看，硬度不如耐磨性重要，應以耐磨性來評價硬質陽極膜的保護性能。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關系

圖4. 陽極氧化電壓與鍍液溫度的函數關系：（a）4°C；（b）0°C；（c）?4°C.

圖5. 陽極涂層的球盤磨損試驗結果（a）磨痕寬度的測定；（b）比磨損率與鍍液溫度和電流密度的函數關系

圖6.劃痕測試結果：（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；（b）臨界負荷下與鍍液溫度和電流密度的函數

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

這項研究成果推動了鋁合金硬質陽極氧化的發展，可以改進鋁合金的氧化膜質量，明顯地增強膜層的耐磨性和抗刮性等性能，改善膜厚的均勻性，以及減少生產要求厚度的總時間。運用脈沖陽極氧化獲得的硬質氧化膜更厚，而冷卻溶液所消耗的能量更少，大大降低生產成本。與此同時，文章中主要是針對5005鋁合金，然而對于其它有需求性能的鋁合金也有相同的作用。這項技術如果得以推廣，將大大降低陽極氧化裝置的成本，為企業實際創造更多利益。