【摘要】：微弧氧化技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、膜層性能優(yōu)越、對(duì)環(huán)境污染小等特點(diǎn),在鋁、鎂、鈦等合金的表面改性方面具有廣闊的應(yīng)用前景。但是,微弧氧化處理需要在高電壓和高電流密度下進(jìn)行。因此高能耗成為限制其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的主要因素。研究發(fā)展低能耗的微弧氧化處理工藝成為當(dāng)前行業(yè)迫切的需求。本文采用微弧氧化方法在6061鋁合金上制備耐蝕微弧氧化膜層,通過(guò)基礎(chǔ)電解液和微弧氧化工藝參數(shù)優(yōu)化、電解液添加劑和樣品表面預(yù)處理三種途徑來(lái)對(duì)其微弧氧化過(guò)程進(jìn)行調(diào)控,成功探索出一條可行的低能耗微弧氧化處理工藝。本文采用正交試驗(yàn)方法對(duì)Na3P04-Na2Si03復(fù)合體系的基礎(chǔ)電解液進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)。以膜層厚度和耐蝕性為評(píng)價(jià)指標(biāo)確定了最佳的微弧氧化電解液成分為30g/L Na3PO4,10g/L Na2SiO3,2g/LNaOH。在此基礎(chǔ)上通過(guò)正交試驗(yàn)方法對(duì)其微弧氧化各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。確定了最佳的微弧氧化工藝參數(shù)為電流密度10A/dm2,頻率800Hz,占空比40%。以高錳酸鉀作為微弧氧化電解液添加劑,對(duì)微弧氧化膜層結(jié)構(gòu)、性能和成膜機(jī)理進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)適量高錳酸鉀的添加(2.5g/L)能夠提高膜層生長(zhǎng)速率,降低微弧氧化過(guò)程中的工作電壓,從而降低了微弧氧化過(guò)程中的能耗(僅為1.78 kw.h/(m2·μm))。溶液中的錳元素參與微弧氧化膜層的生成,并在膜層中生成錳的氧化物。高錳酸鉀的添加改變了微弧氧化的成膜機(jī)制,使微弧放電趨向于發(fā)生在微弧氧化內(nèi)層和外層之間的界面區(qū)(即發(fā)生D型放電),減少膜層中空腔和多孔界面區(qū)的產(chǎn)生,提高了膜層的致密度,并生成堵塞放電通道的物質(zhì),從而提升了膜層的耐蝕性。采用陽(yáng)極氧化預(yù)處理方法改變微弧氧化樣品的原始表面狀態(tài),研究了陽(yáng)極氧化預(yù)處理對(duì)微弧氧化膜層厚度、微結(jié)構(gòu)、成分及性能的影響。陽(yáng)極氧化預(yù)制膜代替了微弧氧化前期生成的高阻抗膜層,提高了微弧氧化的起弧電壓和工作電壓,同時(shí)陽(yáng)極氧化預(yù)制膜在微弧氧化過(guò)程中被轉(zhuǎn)化成了微弧氧化膜層,從而提高了膜層的生長(zhǎng)速率,降低了微弧氧化過(guò)程中的能耗。適當(dāng)?shù)年?yáng)極氧化預(yù)處理能夠提高膜層耐蝕性。在150g/L硫酸溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化預(yù)處時(shí),最佳的陽(yáng)極氧化預(yù)處理工藝為:直流電壓20V,處理時(shí)間1Omin,其能耗值約為1.52 kw·h/(m2·μm)。
【圖文】：

微弧氧化電源，，一臺(tái)大功率低溫水浴機(jī)和一個(gè)容量５Ｌ的電解池。其中脈沖電源逡逑最高電壓可達(dá)７５０Ｖ，最大輸出電流１０Ａ，頻率５０？２０００Ｈｚ可調(diào)。以３０４不銹逡逑鋼作為陰極。微弧氧化設(shè)備如圖２－１所示。逡逑－－ｈ逡逑ｉ邐Ａ邐ｒ邐陰：及逡逑＝＊邐試樣逡逑微弧氧化電源邐ｕ逡逑’邋１＾？電解＇液匕Ｊ聲＂逡逑冷卻Ｚ逡逑圖２－１微弧氧化設(shè)備示意圖逡逑制備鋁合金微弧氧化膜層過(guò)程及性能測(cè)試中所用到的主要儀器設(shè)備基本信逡逑息如表２－３所示。逡逑邐表２－３實(shí)驗(yàn)儀器邐逡逑設(shè)備名稱(chēng)邐型號(hào)規(guī)格邐供應(yīng)商邐逡逑金相試樣預(yù)磨機(jī)邐ＹＭ－２Ａ邐上海金相機(jī)械設(shè)備有限公司逡逑數(shù)字式ＰＨ計(jì)邐ＰＨＳ－２Ｃ邐上海日島科學(xué)儀器有限公司逡逑微弧氧化電源邐ＳＯＹＩ－７５０１０ＤＭ邐上海索宜電子科技有限公司逡逑直流穩(wěn)壓電源邐ＬＷ－６４０５ＫＤＳ邐香港龍威儀器儀表有限公司逡逑低溫恒

變樣品的陽(yáng)極氧化預(yù)處理工藝，在樣品表面制備預(yù)制膜層，然后再進(jìn)行微弧氧化逡逑處理。研宄不同的陽(yáng)極氧化預(yù)處理工藝對(duì)微弧氧化過(guò)程和膜層的影響。具體的研逡逑宄方案如圖２－２所示。逡逑６０６１鋁合金微弧氧化基礎(chǔ)電解液配方逡逑的優(yōu)化邐逡逑６０６１鋁合金微弧氧化工藝參數(shù)的優(yōu)化Ｕ逡逑邐邐ｓ邐表征邐，邐邐逡逑邐４邐１邐與性數(shù)據(jù)結(jié)論逡逑添加高錳酸鉀對(duì)６０６１鋁合金微弧氧化Ｉ撕邋邐逡逑過(guò)程及膜層的影響邐＿逡逑邐邐邐１＾逡逑陽(yáng)極氧化預(yù)處理對(duì)６０６１鋁合金微弧氧逡逑邐化過(guò)程及膜層的影響邐逡逑圖２－２實(shí)驗(yàn)流程圖逡逑１５逡逑
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4;TG146.21

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本文編號(hào)：2700077