不同硅含量铝合金微弧氧化膜层的制备及耐磨耐腐蚀性能

摘要

铝合金耐腐蚀耐磨损性能较差，为了使其在航空航天等对耐腐蚀耐磨损性要求较高的领域得到更广泛的应用，本文采用微弧氧化法在高硅含量环保铝铸铝ADC12上制备出表面均匀耐腐蚀性能优异陶瓷膜，在低硅含量铝合金LD2上制备出表面均匀耐磨损性能优异陶瓷膜，并对复杂形状铝合金微弧氧化膜层制备方法进行探索。利用厚度仪、粗糙度仪、XRD、SEM、EDS等方法对膜层结构组成进行表征，分析了电流密度、占空比、频率对膜层结构组成的影响规律。利用电化学工作站及摩擦磨损试验机分别对膜层进行耐腐蚀、耐磨损性能测试，探索膜层结构组成对其耐腐蚀耐磨损性能的影响。
　　高硅含量环保铝铸铝ADC12陶瓷膜厚度、粗糙度随电流密度、占空比增大而增大，随频率增大而减小，膜层物相组成主要为γ-Al2O3和少量α-Al2O3，膜层表面呈现细孔和少量凸起结构。膜层表面越致密、越平整，表面微孔越小则膜层的耐腐蚀性能最好。膜层较厚其α-Al2O3含量较高，表面凸起较少则其耐腐蚀性能较好。优化最佳工艺参数为电流密度10A/dm2、占空比50％、频率600Hz，氧化时间40min。该条件下所制陶瓷膜表面均匀致密，厚度为15μm左右，粗糙度为0.52μm，摩擦系数稳定为0.2左右，其腐蚀电流为1.253×10-8A/cm2，相比于基体降低三个数量级。
　　低硅含量铝合金LD2陶瓷膜厚度、粗糙度随电流密度、占空比、频率增大而增大，陶瓷膜物相组成主要为α-Al2O3和少量γ-Al2O3，膜层表面呈“火山口”形貌。膜层表面越均匀致密，膜层越厚，其耐磨损性能越好。优化最佳工艺参数为电流密度10A/dm2、占空比50%、频率100Hz，氧化时间60min。该条件下所陶瓷膜表面均匀致密，厚度达到50μm左右，摩擦系数为0.4，滑动摩擦3000m后膜层几乎不再失重，其腐蚀电流为7.930×10-9A/cm2，相比于基体降低三个数量级。
　　高硅铝合金在高频率600Hz，低硅铝合金铝合金在低频100Hz制备出表面光洁致密的陶瓷膜，较好用于耐腐蚀耐磨损环境中。采用对形阴极法能在复杂铝合金表面制备出表面均匀致密的陶瓷膜。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 铝合金的腐蚀与磨损

1.3 铝合金表面处理技术

1.4 铝合金微弧氧化表面处理技术

1.5 课题主要研究内容

第2章 实验材料和研究方法

2.1 实验材料和试剂

2.2 实验装置及实验过程

2.3 微弧氧化膜层的制备

2.4 微弧氧化膜层的表征及性能测试

第3章 铸铝ADC12微弧氧化膜层的制备及耐腐蚀耐磨损性能

3.1 电参数对槽压曲线的影响

3.2 电参数对ADC12陶瓷膜厚度粗糙度的影响

3.3 电参数对ADC12陶瓷膜物相组成的影响

3.4 电参数对ADC12陶瓷膜微观形貌的影响

3.5 ADC12陶瓷膜硬度测试

3.6 电参数对ADC12陶瓷膜耐腐蚀性能的影响

3.7 电参数对ADC12陶瓷膜耐磨损性能的影响

3.8 本章小结

第4章 LD2铝合金微弧氧化膜层的制备及耐腐蚀耐磨损性能

4.1 电参数对槽压曲线的影响

4.2 电参数对LD2陶瓷膜厚度粗糙度的影响

4.3 电参数对LD2陶瓷膜物相组成的影响

4.4 电参数对LD2陶瓷膜物相组成的影响

4.5 电参数对LD2陶瓷膜耐磨损性能的影响

4.6 LD2陶瓷膜耐腐蚀性能

4.7 硅含量对铝合金微弧氧化陶瓷膜成膜规律的影响机理

4.8 复杂形状铝合金微弧氧化陶瓷膜制备

4.9 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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