扫描式微弧氧化技术的研究

回顾总结了微弧氧化技术的国内外发展状况以及该技术在工业应用中面对的问题。在此基础上提出扫描式微弧氧化技术的原理,分析了该方法的优势与特点,并对扫描图形进行实验,验证了其可行性。最后从成膜效率、放电间隙和扫描次数实验中论证了扫描式微弧氧化技术具有功耗低、成膜效率高的特点。     

氧化石墨烯调控GO/TiO2陶瓷膜层自封孔效应研究

自封孔是提高微弧氧化膜层耐磨性和耐蚀性等综合性能的重要技术之一。针对物理封孔因封孔剂稳定性和膨胀作用限制膜层服役安全性等问题,本论文利用氧化石墨烯电性调控微弧氧化陶瓷膜层孔结构,制备具有减摩效应的GO/TiO₂微弧氧化自封孔陶瓷膜层,研究了氧化石墨烯浓度对微弧氧化陶瓷膜层孔结构和减摩性的影响。研究发现,通过氧化石墨烯改变电解液导电性等参数影响反应过程,从而实现对GO/TiO₂陶瓷膜层孔结的调控。氧化石墨烯浓度为5g/L时制备出了孔隙率、孔径和平均摩擦系数分别为3.6%、2.5μm和0.1的自封孔陶瓷膜层,相较于传统微弧氧化膜层分别下降了83.2%、78.4%和87.5%。研究认为通过控制氧化石墨烯浓度可以实现对微弧氧化陶瓷膜层表面孔结构的调控,为制备具有减摩效应的自封孔微弧氧化膜层提供了新思路。     

微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究

目的改善铝合金的综合性能,尤其是耐磨性。方法采用微弧氧化技术,在铝合金表面制备具有自润滑效果的微弧氧化陶瓷膜层。通过分析电解参数(电流密度、频级和能级)对微弧氧化陶瓷膜耐磨性的影响,以及添加剂石墨对陶瓷膜厚度、表面形貌、相组成、耐磨性和耐蚀性的影响,探索可以提高铝合金表面微弧氧化陶瓷膜综合性能的电解参数,研究石墨在铝合金微弧氧化中所起的作用。结果确定了最佳电解参数。添加剂石墨不仅降低了铝合金陶瓷膜的摩擦系数,同时也提高了铝合金的耐蚀性。结论在铝合金微弧氧化中,石墨的自润滑特性和超高的导电性促进了铝合金在微弧氧化过程中成膜反应的进行,增加了陶瓷膜层的厚度,同时对试样表面有光滑、整平的作用。     

纯铝微弧氧化陶瓷膜组织及耐腐蚀性能

利用微弧氧化技术,在碱性硅酸盐电解液中对纯铝进行表面改性处理,制备均匀致密的陶瓷膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观察氧化陶瓷膜表面形貌及横截面组织结构,利用纳米压入硬度测试仪测量陶瓷膜的显微硬度和杨氏模量的分布,运用电化学方法测量陶瓷膜的耐腐蚀性能。结果表明,铝合金微弧氧化陶瓷膜的表面硬度高达25.3GPa,纳米硬度和杨氏模量在陶瓷膜的横截面分布相似,从膜基结合处向膜层表面呈下降趋势。从极化曲线中的腐蚀电势和腐蚀电流来看,微弧氧化处理后,纯铝的抗腐蚀能力得到很大的提高。     

高脉冲能量下ZL109铝合金微弧氧化陶瓷膜特性

在硅酸钠电解液体系中对ZL109铸造铝合金进行微弧氧化试验,研究了恒压高脉冲能量条件下制得微弧氧化陶瓷膜的特性。结果表明:在使用50%占空比脉冲能量对铝合金进行微弧氧化试验时,制得的陶瓷膜厚度达200μm以上,陶瓷膜的主要成分为Al2O3,随着微弧氧化时间的延长,膜层的生长速率变慢。硅酸钠浓度为10 g/L时,膜层硬度最高,达1748 HV0.1。硅酸钠浓度为6 g/L时,得到的膜层致密性最好。     

铝合金射流微弧氧化层工艺和耐蚀性能研究

射流微弧氧化是一种新型表面处理工艺,可解决普通微弧氧化无法对大面积工件进行处理的问题。对射流微弧氧化技术的原理及工艺特点做了阐述。以LY12合金为研究对象,利用射流微弧氧化在其上制备了Al2O3陶瓷膜层。喷距、射流流量和电源模式是影响射流微弧氧化工艺的3个关键因素。采用盐雾试验测试了该陶瓷层的耐腐蚀性能;采用扫描电镜和X射线衍射分析了陶瓷膜层的截面形貌、相分布及其组成。结果表明:当射流微弧氧化时,采用恒压模式获得的膜层耐蚀性高于恒流模式的。     

交流电电流密度对铝合金微弧氧化陶瓷膜生长的影响

采用交流电源,通过不同的初始电流密度对2A12铝合金材料表面进行微弧氧化试验,研究电流密度对陶瓷氧化膜生长的影响。结果表明,电流密度对微弧氧化陶瓷膜的生长产生重要影响,电流密度过低,微弧放电无法为氧化陶瓷膜的生长提供能量,导致陶瓷氧化膜生长停止;适当增加电流密度能够促进氧化陶瓷膜的生长,获得质量较好的氧化膜层;过高的电流密度对氧化陶瓷膜质量产生不利影响。     

7075铝合金微弧氧化膜层致密性的电参数优化研究

采用正交试验法,对影响7075铝合金微弧氧化膜层致密性的电参数进行优化。以膜层厚度和孔隙率作为指标,以正向电压、电流密度、正占空比和脉冲频率作为因素设计,并开展了四因素三水平的正交试验。使用扫描电镜对正交试验后微弧氧化陶瓷膜层的表面形貌进行了观察;利用Image J软件对陶瓷膜层的膜层厚度及孔隙率进行测量。结果表明:影响微弧氧化陶瓷膜层厚度的电参数顺序从大到小依次为:正向电压电流密度正占空比脉冲频率,影响微弧氧化膜层孔隙率的电参数顺序从大到小依次为:正向电压电流密度正占空比脉冲频率;采用综合平衡法确定的电参数的优化结果为:正向电压550 V、电流密度8 A/dm~2、正占空比20%、频率400 Hz。     

铝合金焊接区喷射式微弧氧化陶瓷层耐腐蚀性研究

目的研究喷射式微弧氧化对改善铝合金焊接区耐腐蚀性能的可行性。方法使用自行研制的喷射式微弧氧化设备,在铝合金焊接区表面制备一层陶瓷膜,并在同等参数下制备一层浸入式微弧氧化陶瓷层进行对比。通过扫描电镜观察陶瓷膜表面和截面的微观形貌,并对陶瓷膜截面进行元素分析;分别利用铜加速盐雾腐蚀实验和动电位极化实验检测陶瓷膜的耐腐蚀性能,分析陶瓷膜的耐腐蚀性能。结果两种方法制备的陶瓷膜微观形貌相似,表面都有许多"火山口"状产物并伴有裂纹,截面疏松多孔,主要元素为Al和O;经240 h盐雾腐蚀后,3种试样均有不同程度的腐蚀,其中铝合金焊接基体腐蚀最严重,浸入式、喷射式次之,其腐蚀失重率分别是0.0072,0.0039,0.0023 g/cm2;极化曲线显示,铝合金基体、焊接基体、浸入式陶瓷膜、喷射式陶瓷膜腐蚀电位分别为-0.794,-0.742,-0.615,-0.578 V,耐腐蚀性依次增强。结论喷射式微弧氧化陶瓷层耐腐蚀性能表现较好,基本达到制备要求,在不适于浸入式微弧氧化的条件下可采用喷射式方法处理。     

镁合金表面微弧氧化放电现象及氧化膜特性分析

为研究AZ91D表面微弧氧化过程中的放电现象及膜层特性,采用高速摄像机记录微弧氧化试样表面在Na2Si O3-Na OH电解液体系下放电过程的瞬间图像。用扫描电子显微镜(SEM)对微弧氧化膜层截面形貌和表面形貌进行观察,利用X射线衍射仪(XRD)分析膜层的相组成。结果表明:AZ91D合金在微弧氧化稳定阶段,放电过程呈周期性变化规律。AZ91D合金微弧氧化膜层由致密层与疏松层构成,靠近基体一侧为致密层,膜层外侧为疏松层,在疏松层表面存在微孔和裂纹缺陷,膜层最大厚度约为169μm。陶瓷膜层主要由Mg O和Mg2Si O4相组成,且以Mg O相为主。