本文關(guān)鍵詞： 鋁合金 微弧氧化 綠色陶瓷膜層 釩酸氨　出處：《山東大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鋁及其合金具有密度小、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能好、延展性好、比強度高、易加工等優(yōu)點,因此被廣泛應(yīng)用在建筑、汽車、航空航天和船舶等工業(yè)領(lǐng)域,但硬度低、耐磨耐蝕性差,表面顏色單一等缺點限制了其更廣泛的應(yīng)用。通過對鋁及其合金進行表面處理可以克服這些缺點,在合金表面獲得性能優(yōu)良的彩色陶瓷膜層,因此,鋁及其合金的表面著色研究具有重要的理論和實用價值。目前用于鋁及其合金的表面著色技術(shù)主要包括化學(xué)染色法、整體染色法、電解著色法、電泳法、微弧氧化法等。作為一種新興的著色技術(shù),微弧氧化法因可以在合金表面形成高結(jié)合強度、高硬度、耐磨、耐蝕的顏色可調(diào)且色澤穩(wěn)定的陶瓷膜層等優(yōu)勢而具有較高的應(yīng)用價值。本論文以6063鋁合金為基體,在硅酸鈉-氫氧化鉀(Na2SiO3-KOH)作為主電解液體系中加入甘油和氟化鉀(KF),以釩酸氨(NH4VO3)為著色劑,配制著色電解液,制備綠色微弧氧化陶瓷膜層,研究了電解液參數(shù)和電參數(shù)對微弧氧化膜層組織結(jié)構(gòu)和性能的影響。通過X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜分析儀(EDS)分別對膜層的相組成、微觀形貌和元素含量進行表征,分別采用渦流涂層厚度儀、劃痕試驗儀對微弧氧化陶瓷層的厚度及與基體的結(jié)合強度進行檢測,利用電化學(xué)腐蝕方法對陶瓷層的電化學(xué)耐蝕性能進行分析,優(yōu)化工藝參數(shù),制備出性能良好的綠色微弧氧化膜。試驗結(jié)果表明,微弧氧化過程中,電解液成分Na2SiO3,正、負電壓和正占空比對膜層部分性能的影響規(guī)律相似,隨著不同影響因素的升高,膜層的顏色逐漸變深；膜層中微孔的孔徑、膜層厚度逐漸變大,膜層的耐蝕性能及膜層與基體的結(jié)合力先增大后又減小；KF的加入有利于膜層的結(jié)合強度和膜層的耐蝕性的提高；隨著含量的增加,膜層的粗糙度有所增大,膜層的厚度逐漸增大,基體與膜層間的結(jié)合力逐漸增大,膜層的耐蝕性能先增大后減小。通過分析比較得出,當Na2Si03和KF的濃度分別為為6g/L、8g/L和0.5g/L,當正向電壓、負向電壓和正占空比分別為440V、-40V和30%時,膜層質(zhì)量最好。另夕,NH4VO3在微弧氧化反應(yīng)過程中分解生成了V205,膜層中的V2O5使得陶瓷膜層呈現(xiàn)出綠色。
[Abstract]:Aluminum and its alloys have the advantages of low density, good electrical and thermal conductivity, good ductility, high specific strength and easy processing, so they are widely used in industrial fields such as construction, automobile, aerospace and ship, but they have low hardness and poor wear and corrosion resistance. The disadvantages of single surface color limit its wider application. These shortcomings can be overcome by surface treatment of aluminum and its alloys, and color ceramic coatings with excellent properties can be obtained on the surface of the alloy. The research on surface coloring of aluminum and its alloys has important theoretical and practical value. At present, the surface coloring techniques for aluminum and its alloys mainly include chemical staining, integral coloring, electrolytic coloring, electrophoretic staining, As a new technology of coloring, micro-arc oxidation can form high bonding strength, high hardness and wear resistance on the surface of alloy. The ceramic film with adjustable color and stable color has high application value. In this paper, 6063 aluminum alloy is used as the substrate. The green micro-arc oxidation ceramic film was prepared by coloring electrolyte with sodium silicate and potassium hydroxide (Na2SiO3-KOH) as the main electrolyte system, glycerin and potassium fluoride KFU, and vanadate ammonia NH _ 4VO3) as coloring agent. The effects of electrolyte parameters and electrical parameters on the microstructure and properties of the microarc oxide film were studied. The phase composition of the film was observed by X-ray diffractometer, scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive analyzer (EDS), respectively. The microstructure and element content were characterized. The thickness of ceramic layer and the bonding strength with substrate were measured by eddy-current coating thickness tester and scratch test instrument, respectively. The electrochemical corrosion resistance of ceramic coating was analyzed by electrochemical corrosion method. The green micro-arc oxide film with good performance was prepared by optimizing the process parameters. The results showed that the electrolyte component Na _ 2SiO _ 3 was positive during the process of micro-arc oxidation. The effect of negative voltage and positive duty ratio on the performance of the film is similar. With the increase of different factors, the color of the film becomes darker, and the pore diameter of the micropore in the film increases, and the thickness of the film becomes larger. The corrosion resistance of the film and the bonding force between the film and the substrate increased first and then decreased, and then the addition of KF was beneficial to the improvement of the bonding strength and corrosion resistance of the film, and the roughness of the film increased with the increase of the content of the film. The thickness of the film increases, the adhesion between the substrate and the film increases, and the corrosion resistance of the film increases first and then decreases. By comparison, it is found that when the concentration of Na2Si03 and KF is 6g / L ~ 8g / L and 0.5g / L, respectively, the forward voltage is obtained. When the negative voltage and positive duty cycle are 440 V -40 V and 30 V, respectively, the film quality is the best. In addition, NH _ 4VO3 decomposes into V _ 205 during the process of micro-arc oxidation, and V _ 2O _ 5 in the film makes the ceramic film green.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

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本文編號：1530440