脉冲电源波形对微弧氧化二氧化钛微观组织之影响

摘要

电源参数设定是新式阳极处理技术-微弧氧化制程操作上重要的关键.多数研究对电源参数的探讨仍停留在直流与交流的差异,并无法精准归纳电源输出模式对氧化层微观形貌与结构之影响.本研究采用单极脉冲电源搭载任意波形产生器,脉冲周期为30000μs的条件下,使用磷酸二氢钠电解液,在固定微弧处理时间20 min,分别在定电压450 V、改变输出时间(Ton=250~15000μs)的条件下,以及在定功率225 W、同时改变电压(300~900 V)和输出时间(Ton=11250~340μs)的条件下,于钛金属表面进行微弧氧化,用以探讨脉冲电源参数对微弧氧化层微观组织之影响,并与传统直流电源输出所得结果作比较.研究结果显示;在定电压条件下,随着输出时间提高(平均功率也随之提高),微弧氧化层孔洞尺寸及数量皆有逐渐增大与增加的趋势,且在长脉冲时间的条件下呈现出较疏松并产生了开放式孔洞的镀层形态,近似于直流模式之生长行为,镀层结构以锐钛矿相二氧化钛为主.在定功率条件下(亦即平均功率不变),在高电压和短脉冲时间的搭配下,微弧氧化层生长速率提高,并且通孔形貌消失,但镀层仍以锐钛矿相二氧化钛结构为主.