电解液微弧碳氮化表面改性技术研究进展.docx

电解液微弧碳氮化表面改性技术研究进展／盛银莹等·４１·电解液微弧碳氮化表面改性技术研究进展＊盛银莹１，张治国１，２（１暨南大学理工学院，广州５１０６３２；２暨南大学耐磨材料工程研究中心，广州５１０６３２）摘要电解液微弧碳氮化技术是近年来在微弧氧化技术上发展起来的一种新型的表面处理技术 ，可 应用于包括 Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｇ等金属及其合金的表面改性。综述了电解液微弧碳氮化技术的基本原理以及国内外最新的研究进展。主要讨论工艺参数包括电解液组成以及电参数等对膜层质量的影响；分析了不同基体材料上成膜的结构和成分 ；在 此基础上 ，进 一步讨论了膜层硬度 、耐 磨损以及耐腐蚀性能。最后 ，对 该技术的进一步发展趋势进行了展望。关键词电解液微弧碳氮化 结构 耐磨损 耐腐蚀中图分类号：ＴＧ１５６．８＋２文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－０２３Ｘ．２０１４．１７．００７ＲｅｃｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＳｕｒｆａｃｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＰｌａｓｍａＥｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃＣａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｉｎｇＳＨＥＮＧＹｉｎｙｉｎｇ１，ＺＨＡＮＧＺｈｉｇｕｏ１，２（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６３２；２ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＷｅａｒＲｅｓｉｓｔａｎｔＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＪｉｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６３２）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｓａｎｅｗｓｕｒｆａｃｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｒｏｍｔｈｅｍｉｃｒｏ－ａｒｃｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｌａｓｍａｅｌｅｃｔｒｏ－ｌｙｔｉｃｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｉｎｇ（ＰＥＣＮ）ｉｎｓｏｌｕｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏＡｌ，Ｔｉ，ＦｅａｎｄＭｇｂａｓｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｔｈｅｉｒｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＰＥＣＮａｎｄｔｈｅｒｅｃｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｑｕａｌｉｔｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｍｉ－ｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｌａｙｅｒｏｎｖａｒｉｏｕｓｓｕｂｓｔｒａｔｅｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓ，ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄａｎｔｉ－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＰＥＣＮｔｒｅａｔｅｄｃｏａｔｉｎｇｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰＥＣＮｉｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｌａｓｍａｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｉｎｇ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｕｔｒｅ，ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｔｉ－ｃｏｒｒｒｏｓｉｏｎ０ 引言电解液微弧碳氮化（Ｍｉｃｒｏ－ａｒｃｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｉｎｇ）又称等离子电解碳氮共渗（Ｐｌａｓｍａｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｉｎｇ，ＰＥＣＮ），是近年来基于微弧氧化技术发展起来的一种新型表面处理技术，可应用于包 括 Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｇ等金属及其合金的表面改性。与传统的气态等离子体碳氮共渗技术相比 ，电 解液微弧碳氮化技术具有基体温度低、成膜时间短、工件不易变形等优点；尤其是该技术在特定的电解液中进行，无需进行真空操作，可极大节约成本，非常适应于大规模工业生产。经过电解液微弧碳氮化处理后的材料表面会形成一层较厚的碳氮硬质膜层，具有优异的抗磨损、耐腐蚀、耐高温特性；膜层与基体的牢固结合可确保材料表面得到有效保护 ，有 利于延长使用寿命。本文综述了电解液 微弧碳氮化技术的原理以及国内外最新研究进展 ，并对 该技术的进一步发展趋势进行了展望。１ 从微弧氧化到电解液微弧碳氮化电解液微弧碳氮化属于等离子体电解沉积技术（Ｐｌａｓｍａｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＥＤ）的 范畴。所谓等离子体电解沉积技术，主要指在电解液中通过放电以实现 材料表面改性的工艺。目前，等离子体电解沉积技术主要分为等离子体电解氧化，又称微弧氧化（Ｐｌａｓｍａｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ＰＥＯ）