本文關(guān)鍵詞：壓鑄鋁合金PVD層制備及其耐蝕性能的研究

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【摘要】：3C外觀件中變形鋁合金的使用是比較普遍的,但是變形鋁合金需要進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)械加工,成本較高。采用壓鑄工藝制備3C外觀件,成本將會大幅下降,隨著壓鑄技術(shù)的成熟,市場對壓鑄鋁合金的使用需求越來越緊迫,本文研究的ADC12鋁合是目前使用最為廣泛的壓鑄鋁合金。鋁合金由于硬度低耐磨性能較差,此外電負(fù)性強(qiáng)耐蝕性能也不夠理想,通常需要進(jìn)行表面處理,目前普遍采用陽極氧化工藝。然而ADC12由于硅含量較高,硅含量的質(zhì)量百分比為9.6%~12%,限制了陽極氧化工藝的使用,PVD工藝由于色彩豐富、耐磨性能優(yōu)良,用于壓鑄鋁合金的表面處理有著非常廣闊的市場空間。ADC12壓鑄鋁合金中較高的硅含量雖然有利于提高材料的鑄造性及相應(yīng)的力學(xué)性能,但是也為前清洗工藝造成了相當(dāng)?shù)睦щy。傳統(tǒng)的清洗溶液中含有硝酸、氫氟酸,硝酸在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生有毒的二氧化氮?dú)怏w,揮發(fā)性的氫氟酸對人體也是有害的,因而采用無硝酸、氫氟酸的環(huán)保型清洗溶液是非常有必要的,本課題經(jīng)過試驗(yàn)測試獲得了一套環(huán)保型的前清洗方案,主要包括堿蝕除油—除灰出光—防銹處理三個步驟。由于鋁合金基體較軟,本課題采用的ADC12壓鑄鋁合金的維氏顯微硬度約為167HV,直接采用PVD工藝無法滿足耐磨耐蝕性能的生產(chǎn)需求,因而本課題采用了表面硬化層與PVD工藝相符合的工藝。試驗(yàn)過程中表面硬化層的制備嘗試了化學(xué)鍍、電鍍、熱噴涂三種方案,對硬化層的形貌、熱穩(wěn)定性、耐磨耐蝕性能進(jìn)行了測試,最終優(yōu)選了電鍍與PVD的復(fù)合工藝。本課題較為系統(tǒng)的研究了化學(xué)鍍鎳層的厚度、組織結(jié)構(gòu)對后續(xù)PVD層各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響規(guī)律,PVD層為采用多弧離子鍍制備的Cr N層,采用維氏顯微硬度測試了復(fù)合層的顯微硬度,通過銷盤式摩擦磨損儀及SEM對復(fù)合層的耐磨性能進(jìn)行了表征,通過電化學(xué)的方法測試了復(fù)合層的耐蝕性能,主要測試了動電位極化曲線及電化學(xué)阻抗譜。發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍍鎳硬化層高溫?zé)崽幚黼m然硬度高,但不利于提高PVD涂層的膜基結(jié)合力及耐蝕能力。通過化學(xué)鍍+PVD復(fù)合處理工藝在ADC12表面獲得了膜基結(jié)合力高、耐磨耐蝕性能優(yōu)良的的復(fù)合涂層。與目前鋁合金表面PVD處理報道結(jié)果比較,本課題獲得了超過30N的膜基結(jié)合力。
【關(guān)鍵詞】：ADC12 除灰出光 化學(xué)鍍 多弧離子鍍 電化學(xué)阻抗譜
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 課題研究意義11-12
• 1.2 壓鑄鋁合金及其表面處理現(xiàn)狀分析12-18
• 1.2.1 壓鑄鋁合金性能特點(diǎn)12-13
• 1.2.2 壓鑄鋁合金表面改性技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3 物理氣相沉積技術(shù)18-20
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)20-22
• 1.4.1 本課題研究內(nèi)容20-21
• 1.4.2 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 第二章 試驗(yàn)過程及分析表征22-32
• 2.1 試驗(yàn)用材料22-23
• 2.1.1 基體材料22
• 2.1.2 靶材22
• 2.1.3 試驗(yàn)用主要化學(xué)試劑22-23
• 2.2 化學(xué)鍍鎳工藝及熱處理23-25
• 2.2.1 化學(xué)鍍鎳工藝23-24
• 2.2.2 熱處理工藝24-25
• 2.2.3 電鍍銅鎳鉻工藝25
• 2.2.4 超音速火焰噴涂25
• 2.2.5 高速燃?xì)怆娀?/span>25
• 2.3 物理氣相沉積工藝25-27
• 2.3.1 多弧離子鍍設(shè)備25-26
• 2.3.2 CrN涂層沉積的工藝步驟26-27
• 2.4 涂層的檢測分析及表征27-32
• 2.4.1 涂層物相及組成結(jié)構(gòu)分析27
• 2.4.2 表面形貌、截面形貌的觀察及成分分析27-28
• 2.4.3 顯微硬度的表征28
• 2.4.4 涂層厚度的表征28-29
• 2.4.5 涂層結(jié)合強(qiáng)度的表征29
• 2.4.6 涂層耐磨性能的表征29-30
• 2.4.7 涂層耐蝕性能的表征30-32
• 第三章 壓鑄鋁合金的環(huán)保型前處理工藝32-38
• 3.1 堿蝕除污32
• 3.2 除灰出光32-36
• 3.2.1 除灰出光溶液的篩選33-34
• 3.2.2 除灰出光后的表面形貌及成分34-36
• 3.3 防銹處理36-37
• 本章小結(jié)37-38
• 第四章 壓鑄鋁合金表面硬化措施及選擇38-49
• 4.1 不同處理獲得的ADC12 樣品表面形貌38-41
• 4.1.1 化學(xué)鍍鎳樣品的表面形貌38-39
• 4.1.2 電鍍樣品的表面形貌及截面線掃描39-40
• 4.1.3 噴涂樣品的表面形貌40-41
• 4.2 過渡層熱穩(wěn)定性的測試41
• 4.3 不同硬化處理層與PVD復(fù)合后的形貌、耐蝕性與耐磨性41-43
• 4.3.1 表面形貌41-42
• 4.3.2 耐磨性能測試42
• 4.3.3 中性鹽霧試驗(yàn)42-43
• 4.4 化學(xué)鍍鎳層的制備及熱處理43-47
• 4.4.1 化學(xué)鎳層XRD及顯微硬度44-47
• 本章小結(jié)47-49
• 第五章 壓鑄鋁合金PVD層的性能49-59
• 5.1 復(fù)合層的性能表征與分析49-53
• 5.1.1 涂層表面形貌及相結(jié)構(gòu)49-51
• 5.1.2 涂層的顯微硬度51-52
• 5.1.3 涂層的結(jié)合強(qiáng)度52-53
• 5.2 涂層的摩擦磨損行為及機(jī)理探究53-58
• 5.2.1 涂層的摩擦磨損行為53-56
• 5.2.2 涂層磨損機(jī)理的分析56-58
• 本章小結(jié)58-59
• 第六章 涂層耐蝕性能的電化學(xué)評價方法研究59-68
• 6.1 復(fù)合層開路電位的測試及分析59-60
• 6.2 復(fù)合涂層的動電位極化曲線60-62
• 6.2.1 動電位極化曲線的測試及分析60-62
• 6.3 表面PVD層的阻抗譜研究62-67
• 6.3.1 電化學(xué)阻抗譜的測試及分析62-63
• 6.3.2 電化學(xué)阻抗譜的等效電路圖及其擬合63-66
• 6.3.3 影響涂層耐蝕性的微孔洞66-67
• 本章小結(jié)67-68
• 全文結(jié)論及展望68-70
• 1 結(jié)論68-69
• 2 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文74-75
• 致謝75-76
• 附件76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：650585