使用瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化工藝在活塞用ZL101A硅-鋁合金基材表面制備了陽(yáng)極氧化膜,并對(duì)陽(yáng)極氧化膜的厚度、表面粗糙度、硬度、成分、表面形貌及耐磨性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:硅-鋁合金陽(yáng)極氧化膜的厚度和表面粗糙度分別為9.7μm和1.74μm。陽(yáng)極氧化膜主要由鋁、氧和鈥元素構(gòu)成,硬度約為3 000 MPa。硅-鋁合金陽(yáng)極氧化膜呈灰白色,主要?dú)w因于陽(yáng)極氧化膜表面的孔洞和樹枝狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化處理后,陽(yáng)極氧化膜的摩擦因數(shù)僅為0.45,有利于提高耐磨性。 

【文章來(lái)源】：電鍍與環(huán)保. 2020,40(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

圖１硅－鋁合金陽(yáng)極氧化膜的截面圖和表面粗糙度??表面粗糙度是指樣品表面具有的較小間距和微??小峰谷的不平度

２０２０年５月??電鍍與環(huán)保??第４０卷第３期（總第２３３期）？?６１?？??硅－鋁合金?陽(yáng)極氧化膜??圖２硅－鋁合金陽(yáng)極氧化膜的硬度和成分??由圖２可知：硅－鋁合金基材的硬度約為１?０００??ＭＰａ，通過(guò)瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化處理后硬度提高到３?０００??ＭＰａ左右。硅－鋁合金瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化后主要含有??ａ－Ａｌ２０３?相、ｙ－Ａｌ２０３?相、ａ－Ｔｉ?相和?＾Ｔｉ?相。其中??ａ－Ａｌｚ０３屬于剛玉結(jié)構(gòu)型，硬度和熔點(diǎn)非常高。??ｙ－Ａｌ２０３屬于等八面結(jié)構(gòu)的等軸晶系，也具有較高的??硬度和熔點(diǎn)。剛玉結(jié)構(gòu)的ａ－Ａｌ２０３和八面結(jié)構(gòu)的??ｙ－Ａｌ２０３結(jié)合在一起，再加上少量的硅和鈦，大大提??高了陽(yáng)極氧化膜的硬度。另外，陽(yáng)極氧化膜主要由??鋁的氧化物構(gòu)成，鋁和氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和大于９７％??＊?９．７?＾ｒｎ??－硅－鋁合金??（ａ）截面圖??＝１．７４?｜ｉｍ??０．５??１．０??１．５??２．０??尺寸為５．?０?ｃｍＸ?５．?０?ｃｍＸ０．?２?ｃｍ的鉛板，陽(yáng)極使用??尺寸為３．０？１１父３．〇￡；１１１乂０．２（：１１１的硅－培合金。實(shí)??驗(yàn)前，對(duì)硅－鋁合金進(jìn)行前處理，具體工藝流程為：拋??光一？超聲波清洗一？堿洗一－水洗一－堿蝕一－??水洗一＾酸洗一＋水洗一－瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化一－烘干??—？性能測(cè)試。??１．３測(cè)試方法??采用Ｋｌａｔｅｎｃｏｒ?Ｄ１００型三維表面輪廓儀測(cè)試??陽(yáng)極氧化膜的表面粗糙度。采用Ｈｉｔａｃｈｉ?Ｓ４０００型??掃描電子顯微鏡觀察陽(yáng)極氧化膜的表面形貌及厚??度。采用ＨＶ－５型維氏硬度計(jì)測(cè)試陽(yáng)極氧化膜的硬??度。采用ＥＤＸ３０００型熒光光譜儀測(cè)試陽(yáng)極氧化膜??的成分。采用ＨＳＲ－

４０?２８０?３２０?３６０??ｔ／ｓ??圖４硅－鋁合金陽(yáng)極氧化膜的摩擦因數(shù)??由圖４可知：在８０?ｓ之前，陽(yáng)極氧化膜的摩擦??因數(shù)約為０．４５。隨著摩擦試驗(yàn)的進(jìn)行，陽(yáng)極氧化膜??以上，少量的鈦來(lái)自溶液中的草酸鈦鉀。??２．４陽(yáng)極氧化膜的表面形貌和摩擦因數(shù)??在硅－鋁合金瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化的過(guò)程中，鋁在電解??液中氧化成氧化鋁。合金中的非金屬硅不能被氧??化，又不溶解于電解液中，從而夾雜在陽(yáng)極氧化膜??中。氧化鋁是透明的，硅是灰色的，因而硅－鋁合金??陽(yáng)極氧化膜一般呈現(xiàn)出灰白色。圖３為硅－鋁合金??陽(yáng)極氧化膜的表面形貌。??（．ａ）?１０?０００?倍?（ｂ）?２０?０００?倍??圖３硅－鋁合金陽(yáng)極氧化膜的表面形貌??由圖３可知：在陽(yáng)極氧化膜表面可以觀察到孔??洞結(jié)構(gòu)，大小較為均勻。除了孔洞結(jié)構(gòu)外，還可以發(fā)??現(xiàn)類似樹枝狀的形貌。光波在孔洞和樹枝狀結(jié)構(gòu)中??能夠產(chǎn)生漫反射，從而使得陽(yáng)極氧化膜表面產(chǎn)生類??似陶瓷的灰白效果。??使用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，以直徑３?ｍｍ的碳化硅??小球在陽(yáng)極氧化膜表面往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行摩擦試驗(yàn)。磨??痕長(zhǎng)度為１０?ｍｍ，法向加載力為５?Ｎ，頻率為５?ＨＺ，??摩擦?xí)r間為６?ｍｉｎ。圖４為硅－鋁合金陽(yáng)極氧化膜的??摩擦因數(shù)。??出現(xiàn)破損，摩擦因數(shù)逐漸上升，此時(shí)的摩擦因數(shù)為基??底和陽(yáng)極氧化膜的混合摩擦因數(shù)。在２４０?ｓ之后，??摩擦因數(shù)趨于穩(wěn)定，約為〇．?６０左右，這是硅－鋁合金??基體的摩擦因數(shù)。可見，陽(yáng)極氧化膜的摩擦因數(shù)小??于硅－鋁合金基底的摩擦因數(shù)。摩擦系數(shù)的減小有??利于耐磨性的提高。??３結(jié)論??使用瓷質(zhì)陽(yáng)極氧化技術(shù)對(duì)活塞用ＺＬ１０１Ａ硅－??鋁合金進(jìn)行了表面處理，并對(duì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋁合金活塞材料的研發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 陳琪云.  合肥學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(03)
[2]內(nèi)燃機(jī)活塞材料的研究進(jìn)展[J]. 陳長(zhǎng)江,王渠東,尹冬弟,丁文江.  材料導(dǎo)報(bào). 2009(15)
[3]影響鋁合金陽(yáng)極氧化膜質(zhì)量因素的研究[J]. 許旋,林國(guó)輝,陳子超,羅一帆.  電鍍與涂飾. 2005(02)
[4]國(guó)內(nèi)外鋁硅活塞合金的研究及應(yīng)用述評(píng)[J]. 王杰芳,謝敬佩,劉忠俠,李繼文,翁永剛,王明星.  鑄造. 2005(01)
[5]內(nèi)燃機(jī)活塞材料的研究及應(yīng)用述評(píng)[J]. 郭領(lǐng)軍,李賀軍,石振海.  鑄造. 2003(09)
[6]鋁及鋁合金的陽(yáng)極氧化研究綜述[J]. 崔昌軍,彭喬.  全面腐蝕控制. 2002(06)
[7]液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的能量平衡分析[J]. 夏必忠,傅新,楊華勇.  內(nèi)燃機(jī)工程. 2002(03)
[8]液壓自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀[J]. 楊華勇,夏必忠,傅新.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2001(02)
[9]內(nèi)燃機(jī)缸套─活塞環(huán)混合潤(rùn)滑特性及摩擦力分析[J]. 劉焜,謝友柏.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 1995(03)
[10]高硅鋁合金活塞材料的研究[J]. 林玲,劉錦輝.  機(jī)械工程材料. 1990(02)



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