电流密度和FeSO4对纯铝微弧氧化膜层结构及特性的影响

摘要

本文运用自制的WH-1A型微弧氧化系统控制装置和自主开发的N15电解液对纯铝进行等离子体电解氧化处理，使基体表面生长一层陶瓷层。采用当前通用方法研究了电流密度和硫酸亚铁添加剂对等离子体电解氧化膜层的结构及性能的影响，并利用自主开发的专利方法将陶瓷层从纯铝基体上剥离下来，利用SEM观察分析电流密度对等离子体电解氧化膜层表面、断面以及与基体之间的界面结构的影响
　　研究结果表明：随着电流密度的增加，试样的表面凸起形貌越来越多，变得粗糙，孔洞的数量减少，尺寸变大，裂纹增多，这和放电火花的演变过程相一致。从剥离断面分析结果可以看出，为腐蚀离子提供穿过外层的相互交叉的放电通道尺寸增大；通过剥离后的等离子体电解氧化试样的断面观察可以看到对耐蚀性起决定性作用的~1μm的薄层和一些相互交叉的放电通道，且这一薄层是由连续的小球状凸起构成的。这种小球状凸起尺寸均匀不随电流密度变化，直径都在0.5μm左右。在较低电流密度下得到的等离子体电解氧化试样相对与其他三个电流密度的试样耐蚀性最好。较低的电流密度试样耐性性较好的主要原因是因为其致密的陶瓷层结构和稳定的物相组成。膜层的生长是由于内层不断的放电产生一些产物，陶瓷层不断的向外生长，同时内层放电不断地消耗基体使得陶瓷层也在向内生长。
　　硫酸亚铁添加剂的加入使等离子体电解氧化电压明显的升高，这表明硫酸亚铁添加剂在等离子体电解氧化过程中进入膜层并参与了反应，从而影响了电压—时间曲线。并且加入硫酸亚铁添加剂，膜层厚度相对于无硫酸亚铁添加剂的电解液中制得的膜层厚度减小，但随着硫酸亚铁含量的增加，膜层厚度也随着增长，膜层质量先升高后降低，在2g/L时膜层质量较好，而硫酸亚铁含量为4g/L和6g/L时膜层表面出现较多较为明显的微裂纹，并且膜层表面的击穿孔洞很大。随着电解液中硫酸亚铁添加剂含量的增加，相组成中出现α-Al2O3，说明硫酸亚铁添加剂有利于膜层中的非晶相向晶相转变。向电解液中添加适量(2g/L)硫酸亚铁，可以显著提高膜层的耐蚀性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 铝合金的特点和应用

1.2 铝合金的表面处理技术

1.3 等离子体电解氧化技术

1.4 等离子体电解氧化过程的影响因素

1.6 本文的主要研究内容

第2章实验材料、设备及方法

2.1 试样材料和电解液

2.2 等离子体电解氧化设备及电源模式

2.3 电化学剥离膜层

2.4 分析测试方法

2.5 实验流程

2.6 本章小结

第3章 电流密度对纯铝等离子体电解氧化膜层结构及特性的影响

3.1 电流密度对等离子体电解氧化电压及火花的影响

3.2 电流密度对等离子体电解氧化膜层厚度的影响

3.3 电流密度对等离子体电解氧化膜层相组成的影响

3.4 电流密度对等离子体电解氧化膜层硬度的影响

3.5 电流密度对等离子体电解氧化膜层的形貌影响

3.6 不同电流密度膜层形貌形成的原理

3.7 电流密度对等离子体电解氧化膜层电化学特性的影响

3.8 本章小结

第4章 硫酸亚铁添加剂对纯铝等离子体电解氧化膜层结构及特性的影响

4.1 硫酸亚铁添加剂对等离子体电解氧化电压及火花的影响

4.2 硫酸亚铁添加剂对等离子体电解氧化膜层表面形貌及成分的影响

4.3 硫酸亚铁添加剂对等离子体电解氧化膜层断面形貌及成分的影响

4.4 硫酸亚铁添加剂对等离子体电解氧化膜层相组成的影响

4.5 硫酸亚铁添加剂对等离子体电解氧化膜层电化学特性的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢