鋁合金微弧氧化及特性電參數(shù)的研究.pdf

1、微弧氧化技術(shù)是提高鋁合金硬度和耐磨性，滿足現(xiàn)代工業(yè)對鋁合金結(jié)構(gòu)材料質(zhì)輕、硬度高、耐磨等要求，解決工業(yè)應(yīng)用問題的一種有效措施。7075鋁合金在航空及軍用工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛，但目前對7075鋁合金微弧氧化的研究不夠深入及全面，針對7075鋁合金微弧氧化膜層的硬度、耐磨性、耐蝕性等不足問題，本文主要通過電解液體系和特性電參數(shù)的研究以提高其膜層性能。課題中研究的特性電參數(shù)主要有：供電方式、反向占空比以及交流不對稱分段調(diào)節(jié)氧化法等，并探討了特性電

2、參數(shù)對膜層性能的影響。運(yùn)用多種現(xiàn)代材料分析手段對獲得的氧化膜層中疏松層、致密層的組織結(jié)構(gòu)、表面形貌、主要元素分布進(jìn)行了分析，對氧化膜層的硬度、結(jié)合力、耐磨性以及耐蝕性等性能進(jìn)行了測試分析。將研究獲得的微弧氧化工藝對不同牌號的鋁合金進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證課題研究獲得的最佳工藝適用性。
　　通過正交實(shí)驗(yàn)以及單因素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)及研究，獲得適用于7075鋁合金微弧氧化的電解液最優(yōu)配方為：[Na2SiO3]8.0~10.0g.L-1；[添加劑A]7

3、.0~9.0g.L-1；[Na2WO4]1.5~2.5g.L-1；[pH]10~12。在獲得最優(yōu)電解液配方基礎(chǔ)上對特性電參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化和研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與恒直流、直流脈沖相比，由于負(fù)向電流對膜層具有整平和改性的作用，在交流不對稱條件下獲得膜層性能更優(yōu)。
　　反向占空比是引入負(fù)向電流的一種方式，對微弧氧化膜層性能改善起到了重要作用，但是目前對此研究較少，因此文中對反向占空比單獨(dú)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)反向占空比對膜層的影響分為三

4、個(gè)階段：當(dāng)反向占空比在10％升至40%，反向占空比的增加使得負(fù)向電流的通入時(shí)間延長，負(fù)向電流對氧化膜疏松層具有溶解的作用，因此膜層總厚度下降，但是膜層中的致密層比例卻隨之增加；當(dāng)反向占空比為40~50%時(shí)，膜層性能達(dá)到最佳狀態(tài)；當(dāng)反向占空比由50%繼續(xù)增大，由于反向電流的溶解速率大于正向電流的成膜速率，膜層的整體性能急劇下降。
　　負(fù)向電流對微弧氧化膜層具有較大的改善作用，課題中通過幾種不同方式引入負(fù)向電流，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明采用交流不

5、對稱分段調(diào)節(jié)法獲得的膜層性能最佳。該氧化法是在不同氧化時(shí)段采用分段式反向占空比對基材進(jìn)行微弧氧化。該氧化法可在小電流條件下獲得膜層厚度可達(dá)100μm以上，硬度達(dá)1500HV，耐中性鹽霧試驗(yàn)超過1500小時(shí)，耐磨性能較基材提高了近6倍，膜層結(jié)合力接近硬質(zhì)氧化膜層等優(yōu)良性能，最終確定微弧氧化工藝參數(shù)為：[供電方式]：交流不對稱分段調(diào)節(jié)氧化法；[Ja=Jc]：4~6A·dm-2；[頻率]：100Hz；[正向占空比]：20%；[溫度]：10~7