活塞用硅-铝合金瓷质阳极氧化的研究
发布时间：2021-08-06 20:28
使用瓷质阳极氧化工艺在活塞用ZL101A硅-铝合金基材表面制备了阳极氧化膜,并对阳极氧化膜的厚度、表面粗糙度、硬度、成分、表面形貌及耐磨性进行了研究。结果表明:硅-铝合金阳极氧化膜的厚度和表面粗糙度分别为9.7μm和1.74μm。阳极氧化膜主要由铝、氧和钬元素构成,硬度约为3 000 MPa。硅-铝合金阳极氧化膜呈灰白色,主要归因于阳极氧化膜表面的孔洞和树枝状结构。经过瓷质阳极氧化处理后,阳极氧化膜的摩擦因数仅为0.45,有利于提高耐磨性。
【文章来源】：电镀与环保. 2020,40(03)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１硅－铝合金阳极氧化膜的截面图和表面粗糙度??表面粗糙度是指样品表面具有的较小间距和微??小峰谷的不平度
２０２０年５月??电镀与环保??第４０卷第３期（总第２３３期）？?６１?？??硅－铝合金?阳极氧化膜??图２硅－铝合金阳极氧化膜的硬度和成分??由图２可知：硅－铝合金基材的硬度约为１?０００??ＭＰａ，通过瓷质阳极氧化处理后硬度提高到３?０００??ＭＰａ左右。硅－铝合金瓷质阳极氧化后主要含有??ａ－Ａｌ２０３?相、ｙ－Ａｌ２０３?相、ａ－Ｔｉ?相和?＾Ｔｉ?相。其中??ａ－Ａｌｚ０３属于刚玉结构型，硬度和熔点非常高。??ｙ－Ａｌ２０３属于等八面结构的等轴晶系，也具有较高的??硬度和熔点。刚玉结构的ａ－Ａｌ２０３和八面结构的??ｙ－Ａｌ２０３结合在一起，再加上少量的硅和钛，大大提??高了阳极氧化膜的硬度。另外，阳极氧化膜主要由??铝的氧化物构成，铝和氧的质量分数之和大于９７％??＊?９．７?＾ｒｎ??－硅－铝合金??（ａ）截面图??＝１．７４?｜ｉｍ??０．５??１．０??１．５??２．０??尺寸为５．?０?ｃｍＸ?５．?０?ｃｍＸ０．?２?ｃｍ的铅板，阳极使用??尺寸为３．０？１１父３．〇￡；１１１乂０．２（：１１１的硅－培合金。实??验前，对硅－铝合金进行前处理，具体工艺流程为：抛??光一？超声波清洗一？碱洗一－水洗一－碱蚀一－??水洗一＾酸洗一＋水洗一－瓷质阳极氧化一－烘干??—？性能测试。??１．３测试方法??采用Ｋｌａｔｅｎｃｏｒ?Ｄ１００型三维表面轮廓仪测试??阳极氧化膜的表面粗糙度。采用Ｈｉｔａｃｈｉ?Ｓ４０００型??扫描电子显微镜观察阳极氧化膜的表面形貌及厚??度。采用ＨＶ－５型维氏硬度计测试阳极氧化膜的硬??度。采用ＥＤＸ３０００型荧光光谱仪测试阳极氧化膜??的成分。采用ＨＳＲ－
４０?２８０?３２０?３６０??ｔ／ｓ??图４硅－铝合金阳极氧化膜的摩擦因数??由图４可知：在８０?ｓ之前，阳极氧化膜的摩擦??因数约为０．４５。随着摩擦试验的进行，阳极氧化膜??以上，少量的钛来自溶液中的草酸钛钾。??２．４阳极氧化膜的表面形貌和摩擦因数??在硅－铝合金瓷质阳极氧化的过程中，铝在电解??液中氧化成氧化铝。合金中的非金属硅不能被氧??化，又不溶解于电解液中，从而夹杂在阳极氧化膜??中。氧化铝是透明的，硅是灰色的，因而硅－铝合金??阳极氧化膜一般呈现出灰白色。图３为硅－铝合金??阳极氧化膜的表面形貌。??（．ａ）?１０?０００?倍?（ｂ）?２０?０００?倍??图３硅－铝合金阳极氧化膜的表面形貌??由图３可知：在阳极氧化膜表面可以观察到孔??洞结构，大小较为均匀。除了孔洞结构外，还可以发??现类似树枝状的形貌。光波在孔洞和树枝状结构中??能够产生漫反射，从而使得阳极氧化膜表面产生类??似陶瓷的灰白效果。??使用摩擦磨损试验机，以直径３?ｍｍ的碳化硅??小球在阳极氧化膜表面往复运动进行摩擦试验。磨??痕长度为１０?ｍｍ，法向加载力为５?Ｎ，频率为５?ＨＺ，??摩擦时间为６?ｍｉｎ。图４为硅－铝合金阳极氧化膜的??摩擦因数。??出现破损，摩擦因数逐渐上升，此时的摩擦因数为基??底和阳极氧化膜的混合摩擦因数。在２４０?ｓ之后，??摩擦因数趋于稳定，约为〇．?６０左右，这是硅－铝合金??基体的摩擦因数。可见，阳极氧化膜的摩擦因数小??于硅－铝合金基底的摩擦因数。摩擦系数的减小有??利于耐磨性的提高。??３结论??使用瓷质阳极氧化技术对活塞用ＺＬ１０１Ａ硅－??铝合金进行了表面处理，并对
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金活塞材料的研发与应用进展[J]. 陈琪云. 合肥学院学报(自然科学版). 2012(03)
[2]内燃机活塞材料的研究进展[J]. 陈长江,王渠东,尹冬弟,丁文江. 材料导报. 2009(15)
[3]影响铝合金阳极氧化膜质量因素的研究[J]. 许旋,林国辉,陈子超,罗一帆. 电镀与涂饰. 2005(02)
[4]国内外铝硅活塞合金的研究及应用述评[J]. 王杰芳,谢敬佩,刘忠侠,李继文,翁永刚,王明星. 铸造. 2005(01)
[5]内燃机活塞材料的研究及应用述评[J]. 郭领军,李贺军,石振海. 铸造. 2003(09)
[6]铝及铝合金的阳极氧化研究综述[J]. 崔昌军,彭乔. 全面腐蚀控制. 2002(06)
[7]液压自由活塞发动机的能量平衡分析[J]. 夏必忠,傅新,杨华勇. 内燃机工程. 2002(03)
[8]液压自由活塞发动机的发展历程及研究现状[J]. 杨华勇,夏必忠,傅新. 机械工程学报. 2001(02)
[9]内燃机缸套─活塞环混合润滑特性及摩擦力分析[J]. 刘焜,谢友柏. 内燃机学报. 1995(03)
[10]高硅铝合金活塞材料的研究[J]. 林玲,刘锦辉. 机械工程材料. 1990(02)
本文编号：3326437
【文章来源】：电镀与环保. 2020,40(03)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１硅－铝合金阳极氧化膜的截面图和表面粗糙度??表面粗糙度是指样品表面具有的较小间距和微??小峰谷的不平度
２０２０年５月??电镀与环保??第４０卷第３期（总第２３３期）？?６１?？??硅－铝合金?阳极氧化膜??图２硅－铝合金阳极氧化膜的硬度和成分??由图２可知：硅－铝合金基材的硬度约为１?０００??ＭＰａ，通过瓷质阳极氧化处理后硬度提高到３?０００??ＭＰａ左右。硅－铝合金瓷质阳极氧化后主要含有??ａ－Ａｌ２０３?相、ｙ－Ａｌ２０３?相、ａ－Ｔｉ?相和?＾Ｔｉ?相。其中??ａ－Ａｌｚ０３属于刚玉结构型，硬度和熔点非常高。??ｙ－Ａｌ２０３属于等八面结构的等轴晶系，也具有较高的??硬度和熔点。刚玉结构的ａ－Ａｌ２０３和八面结构的??ｙ－Ａｌ２０３结合在一起，再加上少量的硅和钛，大大提??高了阳极氧化膜的硬度。另外，阳极氧化膜主要由??铝的氧化物构成，铝和氧的质量分数之和大于９７％??＊?９．７?＾ｒｎ??－硅－铝合金??（ａ）截面图??＝１．７４?｜ｉｍ??０．５??１．０??１．５??２．０??尺寸为５．?０?ｃｍＸ?５．?０?ｃｍＸ０．?２?ｃｍ的铅板，阳极使用??尺寸为３．０？１１父３．〇￡；１１１乂０．２（：１１１的硅－培合金。实??验前，对硅－铝合金进行前处理，具体工艺流程为：抛??光一？超声波清洗一？碱洗一－水洗一－碱蚀一－??水洗一＾酸洗一＋水洗一－瓷质阳极氧化一－烘干??—？性能测试。??１．３测试方法??采用Ｋｌａｔｅｎｃｏｒ?Ｄ１００型三维表面轮廓仪测试??阳极氧化膜的表面粗糙度。采用Ｈｉｔａｃｈｉ?Ｓ４０００型??扫描电子显微镜观察阳极氧化膜的表面形貌及厚??度。采用ＨＶ－５型维氏硬度计测试阳极氧化膜的硬??度。采用ＥＤＸ３０００型荧光光谱仪测试阳极氧化膜??的成分。采用ＨＳＲ－
４０?２８０?３２０?３６０??ｔ／ｓ??图４硅－铝合金阳极氧化膜的摩擦因数??由图４可知：在８０?ｓ之前，阳极氧化膜的摩擦??因数约为０．４５。随着摩擦试验的进行，阳极氧化膜??以上，少量的钛来自溶液中的草酸钛钾。??２．４阳极氧化膜的表面形貌和摩擦因数??在硅－铝合金瓷质阳极氧化的过程中，铝在电解??液中氧化成氧化铝。合金中的非金属硅不能被氧??化，又不溶解于电解液中，从而夹杂在阳极氧化膜??中。氧化铝是透明的，硅是灰色的，因而硅－铝合金??阳极氧化膜一般呈现出灰白色。图３为硅－铝合金??阳极氧化膜的表面形貌。??（．ａ）?１０?０００?倍?（ｂ）?２０?０００?倍??图３硅－铝合金阳极氧化膜的表面形貌??由图３可知：在阳极氧化膜表面可以观察到孔??洞结构，大小较为均匀。除了孔洞结构外，还可以发??现类似树枝状的形貌。光波在孔洞和树枝状结构中??能够产生漫反射，从而使得阳极氧化膜表面产生类??似陶瓷的灰白效果。??使用摩擦磨损试验机，以直径３?ｍｍ的碳化硅??小球在阳极氧化膜表面往复运动进行摩擦试验。磨??痕长度为１０?ｍｍ，法向加载力为５?Ｎ，频率为５?ＨＺ，??摩擦时间为６?ｍｉｎ。图４为硅－铝合金阳极氧化膜的??摩擦因数。??出现破损，摩擦因数逐渐上升，此时的摩擦因数为基??底和阳极氧化膜的混合摩擦因数。在２４０?ｓ之后，??摩擦因数趋于稳定，约为〇．?６０左右，这是硅－铝合金??基体的摩擦因数。可见，阳极氧化膜的摩擦因数小??于硅－铝合金基底的摩擦因数。摩擦系数的减小有??利于耐磨性的提高。??３结论??使用瓷质阳极氧化技术对活塞用ＺＬ１０１Ａ硅－??铝合金进行了表面处理，并对
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金活塞材料的研发与应用进展[J]. 陈琪云. 合肥学院学报(自然科学版). 2012(03)
[2]内燃机活塞材料的研究进展[J]. 陈长江,王渠东,尹冬弟,丁文江. 材料导报. 2009(15)
[3]影响铝合金阳极氧化膜质量因素的研究[J]. 许旋,林国辉,陈子超,罗一帆. 电镀与涂饰. 2005(02)
[4]国内外铝硅活塞合金的研究及应用述评[J]. 王杰芳,谢敬佩,刘忠侠,李继文,翁永刚,王明星. 铸造. 2005(01)
[5]内燃机活塞材料的研究及应用述评[J]. 郭领军,李贺军,石振海. 铸造. 2003(09)
[6]铝及铝合金的阳极氧化研究综述[J]. 崔昌军,彭乔. 全面腐蚀控制. 2002(06)
[7]液压自由活塞发动机的能量平衡分析[J]. 夏必忠,傅新,杨华勇. 内燃机工程. 2002(03)
[8]液压自由活塞发动机的发展历程及研究现状[J]. 杨华勇,夏必忠,傅新. 机械工程学报. 2001(02)
[9]内燃机缸套─活塞环混合润滑特性及摩擦力分析[J]. 刘焜,谢友柏. 内燃机学报. 1995(03)
[10]高硅铝合金活塞材料的研究[J]. 林玲,刘锦辉. 机械工程材料. 1990(02)
本文编号：3326437
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3326437.html
