本文關(guān)鍵詞：鋁、鎂合金微弧氧化過(guò)程中升壓速率的影響以及電壓差異現(xiàn)象研究

  更多相關(guān)文章： 微弧氧化 升壓速率 電壓差異 6061鋁合金 AZ31鎂合金

【摘要】：本文利用自制WH-1A型微弧氧化電源裝置對(duì)6061鋁合金及AZ31鎂合金試樣進(jìn)行了微弧氧化表面處理。在微弧氧化過(guò)程中利用該裝置對(duì)電壓操作的便利性,于恒壓前引入恒速升壓階段,研究了升壓速率對(duì)6061鋁合金微弧氧化陶瓷層的影響,包括升壓速率對(duì)表面形貌、斷面形貌、相組成、元素分布、電化學(xué)阻抗等特性的影響。在研究升壓速率影響的同時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:實(shí)際施加的微弧氧化電壓和模擬施加的電壓之間存在顯著的差異性。為了研究該現(xiàn)象的普遍性,本文在6061鋁合金和AZ31鎂合金上分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),同時(shí)引入不同濃度的六偏磷酸鈉改變陶瓷層生長(zhǎng)狀態(tài),研究陶瓷層生長(zhǎng)狀態(tài)與電壓差異現(xiàn)象的關(guān)系。研究結(jié)果表明:在恒壓模式前引入升壓階段會(huì)在微弧氧化初期產(chǎn)生相對(duì)較高的安全電流密度,這種電流密度對(duì)微弧氧化初期的膜層以及電源都有保護(hù)作用;隨著升壓速率的提高,微弧氧化過(guò)程中的電流最大值不斷的增加,較高的升壓速率對(duì)應(yīng)陶瓷層表面優(yōu)先出現(xiàn)熔融顆粒狀組織;隨著升壓速率的提高外層疏松層會(huì)產(chǎn)生貫穿型孔洞,極大的降低了外層膜層的耐腐蝕性能;隨著升壓速率的提高,基體上的鋁元素大量流出到電解液中導(dǎo)致膜層中的鋁含量降低,同時(shí)陶瓷層中的O、P、Si等元素含量呈上升趨勢(shì);恒速升壓-恒壓模式下對(duì)應(yīng)的陶瓷層中不存在α-Al2O3相,因?yàn)樵诖四Ｊ较绿沾蓪觾?nèi)部溫度無(wú)法達(dá)到α-Al2O3相的相轉(zhuǎn)變溫度;升壓速率的提高促進(jìn)了微弧氧化進(jìn)程,但所得陶瓷層致密性和耐蝕性隨升壓速率的升高而降低。微弧氧化過(guò)程中伴隨出現(xiàn)電壓差異現(xiàn)象,即輸入電壓與輸出電壓不一致現(xiàn)象,這種現(xiàn)象不受基體條件限制,這種差異性與陶瓷層的微觀結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)而與陶瓷層的生長(zhǎng)狀況密切相關(guān),當(dāng)無(wú)法成膜或者隨著實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)增加至陶瓷層不再增厚時(shí),輸出電壓與輸入電壓表現(xiàn)出同一性;在恒速升壓-恒壓模式中加入六偏磷酸鈉改變陶瓷層生長(zhǎng)狀態(tài)時(shí),微弧氧化快速進(jìn)行的膜層相對(duì)應(yīng)的輸出電壓受到的抑制相對(duì)較小,同時(shí)當(dāng)輸出電壓超出輸入電壓時(shí),微弧氧化進(jìn)程較快的試樣對(duì)應(yīng)輸出電壓超出輸入電壓更多;當(dāng)試樣在恒速升壓-恒壓模式下進(jìn)行微弧氧化的初期成膜正常,而后觀察不到放電現(xiàn)象后,此時(shí)輸出電壓無(wú)法超出輸入電壓并一直低于輸入電壓直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束;當(dāng)陶瓷層在初期成膜正常而后發(fā)生燒蝕時(shí),陶瓷層的生長(zhǎng)狀態(tài)發(fā)生劇烈改變,此時(shí)燒蝕過(guò)程中膜層生長(zhǎng)速率低于膜層被火花破壞速率,輸出電壓超出輸入電壓的值不會(huì)太大;當(dāng)微弧氧化膜層在試樣表面大范圍生長(zhǎng)時(shí),輸出電壓會(huì)在放電穩(wěn)定后超出輸出電壓很多,然而當(dāng)在穩(wěn)定過(guò)程中出現(xiàn)了陶瓷層由大范圍向區(qū)域過(guò)度時(shí),輸出電壓會(huì)迅速降低,直至區(qū)域過(guò)度完畢,放電火花在區(qū)域中逐漸穩(wěn)定后,發(fā)生偽燒蝕現(xiàn)象,使得輸出電壓超出輸入電壓值很小。
【關(guān)鍵詞】：微弧氧化 升壓速率 電壓差異 6061鋁合金 AZ31鎂合金
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 鋁、鎂合金的特點(diǎn)和應(yīng)用11
• 1.2 鋁、鎂合金的表面處理技術(shù)11-13
• 1.2.1 陽(yáng)極氧化11-12
• 1.2.2 化學(xué)氣相沉積12-13
• 1.2.3 熱噴涂13
• 1.3 微弧氧化13-17
• 1.3.1 微弧氧化簡(jiǎn)介13-14
• 1.3.2 微弧氧化的發(fā)展歷史14
• 1.3.3 微弧氧化的優(yōu)點(diǎn)14-15
• 1.3.4 微弧氧化的基本原理15-17
• 1.3.5 微弧氧化成膜機(jī)理17
• 1.4 微弧氧化過(guò)程的影響因素17-18
• 1.4.1 電源模式的影響17-18
• 1.4.2 電解液成分的影響18
• 1.4.3 合金元素的影響18
• 1.5 微弧氧化膜層的性能18-19
• 1.6 本文的主要研究?jī)?nèi)容19-21
• 第2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和研究方法21-27
• 2.1 試樣的選擇和預(yù)處理21-22
• 2.1.1 試樣和電解液的選擇21
• 2.1.2 試樣制備和預(yù)處理21-22
• 2.2 微弧氧化設(shè)備和電源模式22-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備22
• 2.2.2 電源模式22-23
• 2.3 分析測(cè)試技術(shù)23-25
• 2.3.1 放電火花的拍攝23-24
• 2.3.2 電壓/電流時(shí)間曲線的采集24
• 2.3.3 表面形貌觀察和元素組成檢測(cè)24
• 2.3.4 斷面形貌觀察24
• 2.3.5 物相鑒定24
• 2.3.6 耐蝕性能檢測(cè)24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-27
• 第3章 升壓速率對(duì)6061鋁合金微弧氧化膜層的影響27-39
• 3.1 引入升壓階段的微弧氧化電壓/電流時(shí)間曲線27-29
• 3.1.1 電壓時(shí)間曲線27-28
• 3.1.2 電流時(shí)間曲線28-29
• 3.2 升壓速率對(duì)微弧氧化陶瓷層表面形貌和斷面形貌的影響29-32
• 3.2.1 升壓速率對(duì)微弧氧化陶瓷層表面形貌的影響29
• 3.2.2 升壓速率對(duì)斷面形貌的影響29-32
• 3.3 升壓速率對(duì)陶瓷層內(nèi)元素分布以及相組成的影響。32-34
• 3.3.1 升壓速率對(duì)陶瓷層內(nèi)元素分布的影響32-33
• 3.3.2 升壓速率對(duì)微弧氧化陶瓷層內(nèi)相組成的影響33-34
• 3.4 升壓速率對(duì)微弧氧化陶瓷層耐蝕性的影響34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 第4章 微弧氧化過(guò)程輸入電壓與輸出電壓差異現(xiàn)象研究39-53
• 4.1 恒速升壓-恒壓模式下鋁合金微弧氧化過(guò)程39-47
• 4.1.1 電參數(shù)變化以及火花形貌的變化39-41
• 4.1.2 鋁合金在去離子水中的微弧氧化過(guò)程41
• 4.1.3 重復(fù)微弧氧化實(shí)驗(yàn)41-43
• 4.1.4 重復(fù)微弧氧化試樣厚度變化43-44
• 4.1.5 微弧氧化試樣微觀結(jié)構(gòu)的變化44-45
• 4.1.6 陶瓷層的生長(zhǎng)過(guò)程與電壓差異性的關(guān)系45-47
• 4.2 恒速升壓-恒壓模式下鎂合金微弧氧化過(guò)程47-50
• 4.2.1 高壓下的鎂合金微弧氧化過(guò)程47-49
• 4.2.2 低壓下的鎂合金微弧氧化49-50
• 4.3 本章小結(jié)50-53
• 結(jié)論53-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果59-60
• 致謝60

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3 解念鎖;武立志;;鈦合金表面微弧氧化的影響因素及其應(yīng)用[J];熱加工工藝;2011年12期

4 趙樹(shù)萍;鈦合金微弧氧化對(duì)其性能的影響及微弧氧化鍍層的特殊性能[J];國(guó)外金屬熱處理;2002年05期

5 趙樹(shù)萍;微弧氧化耐腐蝕涂層[J];石油化工腐蝕與防護(hù);2004年01期

6 李建中,邵忠財(cái),田彥文,翟玉春,郝清偉;不同含磷電解液在微弧氧化過(guò)程中的作用[J];中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào);2004年04期

7 劉全心,蔡啟舟,王立世,魏伯康;微弧氧化中火花形態(tài)的變化規(guī)律[J];輕合金加工技術(shù);2005年05期

8 賀永勝,趙志龍,劉一洋,劉林;鋁合金微弧氧化熱力學(xué)機(jī)理及影響因素的分析[J];電鍍與環(huán)保;2005年06期

9 李鶴岐;趙介勇;李春旭;劉紀(jì)周;陳克選;;大功率微弧氧化電源的研制——主電路的設(shè)計(jì)[J];電焊機(jī);2005年11期

10 蔣百靈,徐勝,時(shí)惠英,李鈞明;電參數(shù)對(duì)鈦合金微弧氧化生物活性陶瓷層鈣磷成分的影響[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2005年02期

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1 來(lái)永春;杜建成;施修齡;華m:;丁曉紀(jì);;等離子體在微弧氧化中的作用[A];'2001全國(guó)荷電粒子源、粒子束學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

2 憨勇;徐可為;;鈦合金微弧氧化(碳氮化)的生物醫(yī)用改性研究進(jìn)展[A];第七屆全國(guó)表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨第二屆表面工程青年學(xué)術(shù)論壇論文集（一）[C];2008年

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5 嚴(yán)川偉;杜克勤;段紅平;劉津義;王福會(huì);;鎂合金的微弧氧化及腐蝕防護(hù)[A];2006年全國(guó)腐蝕電化學(xué)及測(cè)試方法學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

6 蔣百靈;楊巍;蘇陽(yáng);;微弧氧化與磁控濺射的工程應(yīng)用[A];第九次全國(guó)熱處理大會(huì)論文集（一）[C];2007年

7 朱e，

本文編號(hào)：855081