微弧氧化工艺在复杂铝合金工件上的应用研究

摘要

微弧氧化是一种在阀金属表面原位生长陶瓷膜的新技术.该文在分析大量文献的基础上,对微弧氧化技术的发展概况及应用领域进行了概括,同时还对微弧氧化陶瓷膜层的性能、成膜机理及相关理论进行了综述.在微弧氧化工艺参数研究部分,重点考察了初始电压、电流密度及氧化时间对膜层生长的影响.并通过对膜层生长规律的研究及膜层厚度、硬度的测试,确定最佳的微弧氧化工艺条件.实验研究表明,控制适当的初始电压,电流密度为50A/dm<'2>,氧化时间为60min的条件下,对LY12铝合金进行微弧氧化处理,能在铝合金表面生成具有一定厚度、硬度较高的陶瓷膜层.复杂工件研究以具有复杂外表面的齿圈状工件和具有内表面的圆筒状工件为对象,重点考察了影响微弧氧化在复杂工件表面上成膜均匀性的因素,最终通过合理控制工艺参数、适当地放置阳极及加入辅助阴极的方法,在复杂工件上生成性能良好、表面均匀的陶瓷膜层.通过对膜层的表面形貌的扫描电镜分析,指出在不同初始电压下,膜层形貌的差异,并结合微弧氧化机理加以分析.通过对膜层的XRD分析可知,膜层主要由不同晶型的Al<,2>O<,3>组成.其中α-Al<,2>O<,3>、γ-Al<,2>O<,3>两相的生成是由熔融Al<,2>O<,3>快速冷凝的结果;膜层中出现δ-Al<,2>O<,3>相及其生成机理有待更多的实验进一步证实.

目录

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第一章绪论

1.1微弧氧化技术概况

1.1.1微弧氧化技术

1.1.2微弧氧化的发展概况

1.2微弧氧化陶瓷膜的性能

1.3微弧氧化的应用

1.4本课题研究的目的、意义

1.5本课题研究的主要内容

第二章微弧氧化的理论基础

2.1铝、铝合金及氧化铝

2.1.1铝及铝合金的一般性质、用途及种类

2.1.2氧化铝

2.1.3铝的电位—pH值图上的氧化膜的形成区域

2.2成膜过程与对应电压区间

2.2.1法拉第区

2.2.2火花放电区

2.2.3弧光放电区

2.3阳极氧化

2.3.1基本机理

2.3.2碱性电解液阳极氧化法

2.4微弧氧化机理

2.5微弧氧化膜的制备方法

2.5.1酸性电解液氧化法

2.5.2碱性电解液氧化法

2.6微弧氧化的电源模式

2.7微弧氧化的工艺要求

2.7.1工作电压

2.7.2表面电绝缘膜

2.7.3电解液

2.7.4温度

第三章实验研究及结果分析与讨论

3.1实验设备

3.1.1微弧氧化电源

3.1.2实验槽

3.1.3搅拌系统

3.1.4冷却系统

3.1.5其它设备或仪器

3.2实验基本操作步骤

3.3试样的分析测试方法

3.3.1膜层厚度的测试方法

3.3.2硬度的测试方法

3.3.3膜层表面形貌、相组成分析

3.4微弧氧化过程描述

3.4.1阳极氧化阶段

3.4.2火花放电阶段

3.4.3微弧氧化阶段

3.4.4熄弧阶段或弧光放电阶段

3.5微弧氧化工艺条件的研究

3.5.1铝合金材质选择

3.5.2溶液体系的选择

3.5.3电参数的研究

3.5.4微弧氧化时间的研究

3.6微弧氧化在复杂工件上的应用

3.6.1微弧氧化在齿圈状工件上的应用

3.6.2微弧氧化在圆筒状工件上的应用

3.7膜层的表面形貌

3.7.1膜层的表面形貌的观察与分析

3.7.2不同初始电压下的膜层表面形貌

3.8膜层的相成分分析

第四章结论

参考文献

致谢

附录A攻读硕士学位期间发表论文