LY12铝合金表面微弧氧化涂层的制备工艺优化及其性能研究

摘要

铝及其合金虽具有许多优点，并得到了广泛的应用，但由于铝的电极电位低，在潮湿气氛中与其它高电位金属接触时极易产生接触腐蚀。虽然铝表面的自然氧化膜也有很好的耐蚀性，但由于其薄、硬度低，不足以防止恶劣环境下的腐蚀，也不能防止因磨擦而造成的破坏。因此，在实际应用中对铝合金进行适当的表面处理以增强其抗蚀能力己成为必不可少的工艺之一。微弧氧化是近年来在国内外兴起的一种表面处理技术，它主要用于对铝、镁、钛等金属及其合金的表面进行改性处理，由于其工艺简单，处理的表面性能优越，其应用前景被国内外表面处理业内人士十分看好，本论文研究铝合金的微弧氧化具有重要的理论和实际意义。 本论文进行了单组分电解质溶液体系的研究，考察了各单组分电解液浓度对微弧氧化陶瓷膜厚度、硬度、耐腐蚀性的影响，在单因素实验的基础上，进行了以硅酸钠为主成膜剂的微弧氧化电解液体系的L9(34)的正交实验，优化出最佳的LY12铝合金微弧氧化电解液体系的配方组成为：硅酸盐Na2SiO3：10g／L；硼酸H3BO3：4.5g／L；氢氧化钾KOH：1g／L;双氧水H2O2：2ml／L。 详细研究了各种工艺条件(包括电流密度、处理电压、氧化时间、温度电参数等)对所形成的微弧氧化陶瓷膜性能及成膜的影响，确定出最佳工艺条件：初始电压280V；电流密度10A／dm2；氧化时间45min；频率为800Hz；负脉冲4；占空比20％；温度为25℃～50℃.v采用SEM、XRD等方法对陶瓷膜的表面微观形貌、结构及成分进行了表征。结果表明，陶瓷膜主要由Al2O3相组成：陶瓷膜层由过渡层、致密层及疏松层构成，基体与膜层之间互相渗透，形成典型的冶金结合。同时对微弧氧化陶瓷膜的膜层厚度、膜基结合强度也进行了测试，还考察了微弧氧化前后力学性能的变化，并对变化的机理进行理论上的分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1铝及铝合金特性应用及前景

1.1.1铝产业的发展及其应用

1.1.2铝的特性

1.1.3限制铝合金发展的因素

1.2铝合金及表面改性常用方法

1.2.1化学转化膜处理

1.2.2金属涂层处理

1.2.3离子注入及激光处理技术

1.2.4微弧氧化

1.3铝合金微弧氧化技术及其发展

1.3.1铝合金微弧氧化技术现状

1.3.2微弧氧化的应用前景

1.3.3微弧氧化基本原理

1.4影响铝合金微弧氧化技术发展的因素

1.4.1电解液体系的影响

1.4.2工艺条件的影响

1.5立题的目的和意义

1.6研究的主要内容

第2章实验设备及研究方法

2.1实验设备

2.2其它设备

2.3实验材料

2.3.1试样的材质

2.3.2试样的制备

2.4基本操作步骤

2.5实验的工艺流程

2.6微弧氧化膜的性能检测

2.6.1外观检测

2.6.2厚度测定

2.6.3耐蚀性检测

2.6.4硬度测试

2.6.5陶瓷膜表面形貌、断面形貌及其相组成分析

2.6.6陶瓷膜结合强度的检测

2.6.7微弧氧化后力学性能的检测

第3章铝合金微弧氧化电解液体系研究

3.1弱酸性介质中铝合金微弧氧化的研究

3.1.1试验方案

3.1.2试验基本操作步骤

3.1.3试验结果分析

3.2碱性介质中铝合金微弧氧化的研究

3.2.1试验方案

3.2.2单组分尝试性试验

3.2.3正交实验设计

3.3铝合金微弧氧化工艺参数的研究与优化

3.3.1合金材料

3.3.2电流密度的优化

3.3.3处理电压的优化

3.3.4氧化时间的优化

3.3.5反应温度的优化

3.3.6频率对微弧氧化膜的影响

3.3.7负脉冲对膜层性能的影响

3.4本章小结

第4章铝合金微弧氧化涂层性能表征

4.1陶瓷膜微观形貌表征

4.1.1陶瓷膜的截面形貌

4.1.2陶瓷膜的表面形貌

4.1.3不同反应时间下微弧氧化膜的形貌

4.2陶瓷膜XRD相分析

4.3铝合金微弧氧化后的力学性能

4.3.1试验材料和方法

4.4陶瓷膜结合强度

4.4.1简单划痕法

4.4.2拉伸剥离法

4.5本章小结

结论

参考文献

致谢

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