【摘要】：目的探究微弧氧化電解液中納米氮化硼(BN)濃度對鋁微弧氧化陶瓷層組織和性能的影響。方法在硅酸鹽體系電解液中加入1~5 g/L不同濃度的納米BN,制備納米BN復(fù)合微弧氧化層。利用掃描電鏡、能譜儀和X射線衍射儀,分別表征納米BN復(fù)合微弧氧化層的微觀組織、元素分布及物相組成。采用涂層測厚儀、粗糙度儀、顯微硬度計、摩擦磨損試驗機等手段,研究納米BN對1060純鋁微弧氧化膜層的厚度、粗糙度、顯微硬度、摩擦學(xué)性能的影響。結(jié)果在微弧氧化BN復(fù)合膜的表層有彌散分布的BN顆粒,當(dāng)電解液中添加3 g/L的納米BN時,制備的微弧氧化層的性能最好,其表面的孔洞數(shù)量最少且孔徑最小,膜層表面更加致密,其厚度可達到(93.8±1.9)μm,硬度達到(942±51)HV,粗糙度Ra降低為(3.66±0.14)μm,摩擦系數(shù)降低為0.55,磨損體積比未添加BN的膜層減少了1.18×10-2 mm3,并且磨痕平整光滑,裂紋較少。結(jié)論硅酸鹽電解液中加入納米BN能夠改善1060純鋁微弧氧化膜層的綜合性能。
【圖文】：

·42·表面技術(shù)2017年5月圖1不同濃度的BN條件下制備的陶瓷涂層的SEM照片F(xiàn)ig.1TheSEMmorphologyofmicro-arcoxidationcoatingspreparedwithdifferentconcentrationofBN表1不同BN濃度下制備的陶瓷涂層的EDS分析Tab.1EDSpatternsofceramiccoatingspreparedwithdifferentconcentrationsofBNintheelectrolyteat.%(BN)/(gL1)OAlSiBN030.743.3525.9500119.9623.8714.6721.520219.8722.2815.3822.1220.35317.3118.5615.1722.4826.48414.7513.013.4823.6635.11511.7312.478.6635.0832.06還有B、N�；w采用的是1060純鋁，基礎(chǔ)電解液是硅酸鈉、六偏磷酸鈉和氫氧化鉀，都不含B、N兩種元素，因此可以推斷膜層的B、N來自于添加的納米BN顆粒。納米BN顆粒進入了膜層，會以什么樣的方式存在，還需要用XRD測試方法對其進行進一步分析。圖2為電解液中添加不同濃度的BN條件下制備的陶瓷膜層的XRD圖譜。通過圖2可以看出，無BN添加劑的陶瓷膜層主要由基體1060純鋁、Mullite、a-Al2O3和r-Al2O3相組成。膜層中的鋁相來源于基體，由于在微弧氧化過程中擊穿放電及其表面有氣體析出而形成較多的微孔，當(dāng)膜層較疏松時，X射線易穿透氧化膜層而測得基體的晶體峰，表現(xiàn)為較強的Al衍射峰[12]。添加納米BN添加劑的陶瓷膜層出現(xiàn)了BN衍射峰，隨著BN添加量的增加，，BN峰先增大后減小，在3g/L時，峰值最大。這說明膜層中的BN并不與電解液中BN添加的量成正比，并且BN未與其他相發(fā)生反應(yīng)生成新相。通過XRD、EDS等測試可知，納米BN在微弧氧化過程中進入了膜層，并以BN相存在。圖2添加不同濃度的BN條件下制備的陶瓷層的XRD圖譜Fig.2XRDspectraoftheceramiclayerpreparedbyaddingdifferentconcentrationsofBN2.2微弧氧化陶瓷層厚度、

atternsofceramiccoatingspreparedwithdifferentconcentrationsofBNintheelectrolyteat.%(BN)/(gL1)OAlSiBN030.743.3525.9500119.9623.8714.6721.520219.8722.2815.3822.1220.35317.3118.5615.1722.4826.48414.7513.013.4823.6635.11511.7312.478.6635.0832.06還有B、N�；w采用的是1060純鋁，基礎(chǔ)電解液是硅酸鈉、六偏磷酸鈉和氫氧化鉀，都不含B、N兩種元素，因此可以推斷膜層的B、N來自于添加的納米BN顆粒。納米BN顆粒進入了膜層，會以什么樣的方式存在，還需要用XRD測試方法對其進行進一步分析。圖2為電解液中添加不同濃度的BN條件下制備的陶瓷膜層的XRD圖譜。通過圖2可以看出，無BN添加劑的陶瓷膜層主要由基體1060純鋁、Mullite、a-Al2O3和r-Al2O3相組成。膜層中的鋁相來源于基體，由于在微弧氧化過程中擊穿放電及其表面有氣體析出而形成較多的微孔，當(dāng)膜層較疏松時，X射線易穿透氧化膜層而測得基體的晶體峰，表現(xiàn)為較強的Al衍射峰[12]。添加納米BN添加劑的陶瓷膜層出現(xiàn)了BN衍射峰，隨著BN添加量的增加，BN峰先增大后減小，在3g/L時，峰值最大。這說明膜層中的BN并不與電解液中BN添加的量成正比，并且BN未與其他相發(fā)生反應(yīng)生成新相。通過XRD、EDS等測試可知，納米BN在微弧氧化過程中進入了膜層，并以BN相存在。圖2添加不同濃度的BN條件下制備的陶瓷層的XRD圖譜Fig.2XRDspectraoftheceramiclayerpreparedbyaddingdifferentconcentrationsofBN2.2微弧氧化陶瓷層厚度、硬度及粗糙度表征圖3為不同濃度BN對膜層厚度的影響。通過圖3可以看出，未添加納米BN的陶瓷膜層厚度為（68.5±3.3）μm，添加1g/LBN的膜層厚度增加到（76.2±2.0）μm。這是由于隨著納米氮化硼顆粒加入到電解液中，?

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本文編號：2563413