微弧氧化提高鋁合金耐磨性能的研究

1、微弧氧化提高鋁合金耐磨性能的研究南京信息工程大學(xué)物電院材物王世敏 馬蘇玉 于瑞 王波目錄一、摘要二、實(shí)驗(yàn)、三、結(jié)果及分析四、結(jié)論摘要目的：目的：目的 改善鋁合金的綜合性能， 尤其是耐磨性。方法：方法：采用微弧氧化技術(shù)， 在鋁合金表面制備具有自潤(rùn)滑效果的微弧氧化陶瓷膜層。結(jié)果：結(jié)果：確定了最佳電解參數(shù)。結(jié)論：結(jié)論：在鋁合金微弧氧化中，石墨的自潤(rùn)滑特性和超高的導(dǎo)電性促進(jìn)了鋁合金在微弧氧化過程中成膜反應(yīng)的進(jìn)行，增加了陶瓷膜層的厚度，同時(shí)對(duì)試樣表面有光滑、整平的作用。實(shí)驗(yàn)1.微弧氧化：材料：材料：6060鋁合金，尺寸 20 mm 25 mm 3mm。電解液基本成分包括 Na2SiO39H2O 和NaO

2、H( 均為分析純) 。實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)方法：打磨試樣， 去氧化層，在堿液中浸泡 ， 蒸餾水沖洗。在基本電解液中微弧氧化。 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)電參數(shù)。加入石墨顆粒， 在優(yōu)化后條件下微弧氧化。2.表征及檢測(cè)儀器：儀器：TT260 數(shù)字式覆層測(cè)厚儀， JSM-5500LV 掃描電鏡，VK-100 激光共聚焦掃描顯微鏡(CLSM) ， TD-3000 X 射線衍射儀，MM-200 型摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，PASTAT-2273 電化學(xué)工作站。測(cè)量項(xiàng)目： 測(cè)試膜層厚度 膜層的表面形貌 試樣的三維微觀表面形貌 微弧氧化膜層的成分及相組成 涂層的耐磨性能 檢測(cè)微弧氧化膜層的耐蝕性測(cè)試條件為: 負(fù)荷范圍 0 200 kg， 試

3、樣軸轉(zhuǎn)速 200， 400 r /min。測(cè)試條件為: 電極在0 5 1 mol /L H2SO4 溶液中通過循環(huán)伏安法活化，掃描范圍 1 0 1 0 V， 反復(fù)掃描直至達(dá)到穩(wěn)定，掃描速度 50 mV /s。結(jié)果及分析1.基本電解參數(shù)的確定（1）電流密度對(duì)鋁合金耐磨性的影響 分別從膜厚、 表面形貌、 膜相組成、 摩擦系數(shù)四個(gè)角度，分析電流密度對(duì)鋁 合金微弧氧化膜耐磨性的影響。(2).正脈沖頻級(jí)對(duì)鋁合金耐磨性的影響正脈沖頻級(jí)的取值依次為 200，400，600 Hz， 其他工藝參數(shù): 負(fù)脈沖頻級(jí) 100 Hz，電流密度 2 #，正能級(jí)25% ，負(fù)能級(jí) 3% ，時(shí)間 20 min。所得陶瓷膜層的平

4、均厚度依次為 26.5，24.3，21.0 m。(3)能級(jí)對(duì)鋁合金耐磨性的影響正負(fù)能級(jí)比的取值依次為 25 /3， 20 /3， 15 /3 和10 /3，其他工藝參數(shù)為: 電流密度 2 #，正負(fù)脈沖頻級(jí)比600 /100，時(shí)間 20 min。所得陶瓷膜層的平均厚度依次為 24 3，25 0，25 9，20 1 m。2.添加劑對(duì)鋁合金表面微弧氧化的影響(1)對(duì)膜厚的影響(2)對(duì)膜層表面形貌和相組成的影響對(duì)膜層耐磨性和耐蝕性的影響結(jié)論1) 電流密度是促進(jìn)膜厚增長(zhǎng)的主要因素， 在一定范圍內(nèi)，二者呈正比例關(guān)系。正脈沖頻級(jí)和正能級(jí)是影響膜層表面形貌的主要因素， 在一定范圍內(nèi)， 正脈沖頻級(jí)與膜層表面形貌

5、的好壞成正比， 正能級(jí)與膜層表面形貌的好壞成反比。2) 一定濃度的石墨作為添加劑可使鋁合金微弧氧化膜層的厚度增加。主要原因是在微弧氧化的高阻抗膜形成和微弧放電膜生長(zhǎng)兩個(gè)階段中， 石墨降低了電路總電阻， 縮短了高阻抗膜的成膜時(shí)間， 使高阻抗膜和微弧放電膜的厚度均增加3) 添加 3 5 g /L 石墨時(shí)， 沉積在膜層中的石墨分子作為天然的電子擊穿通道促進(jìn)了微弧放電緊致層的形成，石墨的高導(dǎo)電性使得膜層表面平整光滑，因此膜層的摩擦系數(shù)較小。4) 添加濃度適宜的石墨時(shí)， 石墨的高導(dǎo)電性提高了微弧氧化反應(yīng)速率， 使電子通道溫度瞬間升高，促進(jìn)了耐蝕的 -Al2O3 晶型生成， 同時(shí)又保證了氧化膜緊密層的厚度，所以提升了鋁合金的耐蝕性。參考資料表面技術(shù)SUFACE TECHNOLOGY第 44 卷 第 2 期 2015 年 02 月唐艷茹， 潘利華， 常宇， 謝文兵中圖分類號(hào): TG174 453 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: