微弧氧化技术在ZL109铸造铝合金活塞头表面优化处理中的应用研究

关长辉

【关键词】ZL109;微弧氧化;复合电解液;优化

【中图分类号】TG174.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）07-0072-03

1 铸造铝合金活塞头表面强化概述

1.1 铸造铝合金活塞头表面性能优化的必要性

ZL109铸造铝合金被广泛用于制造内燃机活塞，主要原因是它具有较小的密度、良好的导热性能和较小的热膨胀系数。但是，ZL109铸造铝合金表面硬度较低，耐磨性差，极易产生烧蚀、磨损、龟裂等失效形式。所以，采用何种工艺增强活塞表面性能一直备受关注，传统的处理方法有电镀、喷涂、阳极氧化等。

1.2 传统工艺局限性

1.2.1 电镀污染严重

通过大量研究发现，电镀工艺虽然具有性能稳定、镀层与基体结合度高、抗腐蚀能力强、耐磨损性能强等优点，但是电镀过程中会产生大量有毒废水，废水中的重金属、氰等有害物质会对环境造成重大污染[1]。

1.2.2 喷涂层结合强度低，容易产生形变

喷涂工艺适用材料范围广，技术简单、操作简便。但是，因为喷涂层与基体之间并非冶金结合，而是机械结合，所以喷涂层与基体间结合强度低。热喷涂结合图层结合强度高，但是高温下容易产生热应力，使基体产生形变[2]。

1.2.3 阳极氧化，自我修复速度慢

铝和铝合金等材料在自然环境中被氧化形成的氧化膜对基体具有保护作用，并且氧化膜具有一定的自修复能力。但是，膜层结构疏松，强度较差，自我修复速度慢，一旦氧化膜自我修复速度小于消耗速度，基体就会裸露出来被快速腐蚀、磨损[3-4]。

1.3 微弧氧化工艺优势

相较于常用表面强化技术，微弧氧化产生的陶瓷层具有膜层结构致密、强度好、硬度高、与基体结合紧固、导热性能好、对环境污染小等优势。……