铝及其合金表面电化学陶瓷化处理的研究

摘要

该文就铝及其合金材料在有机轰酸混合体系中电化学陶瓷成膜表面强化处理的工艺、膜层性能、膜层组成成分、形貌、结构及膜层的成膜过程和成膜机理进行了详细的研究,并初步探讨了电化学沉积陶瓷膜(EDCF)技术中试的实验装置和工艺. 工艺研究结果表明:在络合成膜剂7.5~30g/L、成膜添加剂1.25~2.25g/L、Na<,2>WO<,4>0.5~3g/L组成的混合体系中,峰值电流密度为6~15A/dm<'2>时,采用弱搅拌,利用电化学沉积陶瓷膜技术,可获得10~60μm,硬度为400~600HV,具有优异耐蚀性能的黄色、咖啡色、紫黑色类陶瓷膜.铸铝、硬铝在以有机羧酸为主盐,配以活化剂组成的电解液中,可获得光滑、均匀的灰色、黄色类陶瓷膜,膜厚为15~40μm,硬度为300~517HV.其最佳工艺规范为:有机羧酸3~15g /L,成膜添加剂2~4.0g/L,Na<,2>WO<,4>0.75~3.5g/,活化剂0.2~1.0g/L,峰值电流密度为10~18A/dm<'2>,脉冲频率3~5HZ,占空比1:3~4,时间8~9分钟,弱搅拌,30~40℃. EDS研究结果表明,铸铝膜层组成元素为O、Al、C、P、S、Si.XRD分析表明铸铝、硬铝膜层均呈非晶态结构.铝的氧化物、氢氧化物及它们的水合物是膜层的主要组成物相,同时还有少量含P、S、C的有机物或无机物及合金中二次相如Si等与P、S、C形成的复杂化合物.膜表面及截面SEM分析表明,膜由大量直径为0.1~0.3μm的圆球颗粒凝聚、沉积而成.膜层可分为紧密层和疏松层,紧密层厚约20~25μm,外部疏松层厚度约10μm.紧密层利用基体金属显微不平整而与基体牢固结合,并且紧密层中存在大量沟状微裂纹.初步研究了电化学沉积陶瓷膜技术中试的实验装置,各工艺参数,如前处理、电解质组分、浓度、峰值电流密度、时间等,并对中试过程中出现的问题及解决措施进行初步地探讨.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1铝的阳极氧化

1.1.1硬质阳极氧化

1.1.2瓷质阳极氧化

1.1.3复合阳极氧化

1.1.4高速高效阳极氧化[31]

1.2微弧氧化技术

1.3铝表面电化学沉积陶瓷膜(EDCF)技术

1.3.1电化学沉积陶瓷膜技术的起源

1.3.2电化学沉积陶瓷膜(EDCF)技术的工艺方法及EDCF膜层性能、特性

1.3.3电化学沉积陶瓷膜组成成份、形貌及结构特性[64,65,66]

1.3.4电化学陶瓷成膜与常规阳极氧化膜的比较[1,4,5,61,62]

1.3.5电化学沉积陶瓷膜技术的成膜机理分析[46,47,66,67]

1.3.6电化学沉积陶瓷膜(EDCF)技术的应用[59]

1.4铝及其合金表面电化学陶瓷化处理课题选择

第二章铝在有机羧酸体系中电化学陶瓷成膜(EDCD)表面强化处理的工艺研究

2.1实验方法及条件

2.2膜层性能检测

2.2.1外观检测

2.2.2膜层厚度

2.2.3显微硬度

2.2.4耐蚀性能

2.3结果与讨论

2.3.1铝在有机羧酸混合体系中的阳极氧化曲线

2.3.2电解液组成及浓度对膜层性能的影响

2.3.3电解工艺参数对膜层性能的影响

2.3.4基体合金元素对膜层性能的影响

2.4结论

第三章铸铝、硬铝合金电化学陶瓷成膜表面强化处理的工艺研究

3.1实验方法及条件

3.2结果与讨论

3.2.1 ZL108铝合金在有机羧酸复合电解液体系中的阳极氧化曲线

3.2.2电解液组成及浓度对膜层性能的影响

3.2.3电解工艺参数对膜层性能的影响

3.3结论

第四章铸铝、硬铝EDCF膜层成分、形貌及结构分析

4.1实验方法及条件

4.1.1膜层成分分析

4.1.2膜层结构分析

4.1.3膜层形貌分析

4.2结果与讨论

4.2.1膜层组成元素分析

4.2.2膜层XRD相分析

4.2.3膜层表面形貌分析

4.2.4膜层横截面SEM分析

4.2.5与刘建平制备的HVA膜及侯朝辉制得的HVAD膜的比较

4.3结论

第五章铸铝EDCF膜层成膜机理的研究

5.1实验方法及条件

5.2结果与讨论

5.2.1铸铝ZL108在15个不同体系中的稳态伏安曲线分析

5.2.2铸铝在不同体系中的暂态阳极极化曲线分析

5.2.3铸铝在复合体系中的膜层微观形貌及形成过程分析

5.2.4铸铝EDCF膜层形成机理初探

5.3结论

第六章电化学沉积陶瓷膜技术的中试工艺研究

6.1中试实验方法及条件

6.2工艺方法

6.2.1试件的前处理

6.2.2电解质溶液组成及浓度

6.2.3电解工艺参数的确定

6.3结论

第七章结论

参考文献

致谢