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铝合金自润滑微弧氧化陶瓷层的制备与研究

发布时间:2018-09-02 08:20
【摘要】:本文以ZL109铝合金为研究对象,使用WHD-20型微弧氧化电源在铝合金基材表面制备陶瓷层。电参数和电解液参数是影响铝合金陶瓷层性能的两大关键因素。通过正交试验对电解液参数进行优化,得出电解液优化组合,最终确定的电解液配方为10g/L硅酸钠,5g/L钨酸钠,2.5g/L氢氧化钾,2g/LEDTA。使用单一优化方法对电参数进行优化,确定电参数为正向电压400V~450V,负向电压120V~140V,占空比为20%,电源频率为500Hz。使用优化出的电参数和电解液配方,在电解液中添加自润滑纳米颗粒二硫化钼,以制备出含有MoS2的陶瓷层,通过对膜层的膜厚、硬度、成分、相组成、表面形貌等检测分析,对陶瓷层的性能做出评价。研究结果表明:在陶瓷层的浅表面检测到了 MoS2的存在,自润滑颗粒引入到了陶瓷层中;膜层中引入MoS2后,膜层表面的陶瓷颗粒变小,相比未添加MoS2颗粒的空白组表面,复合了 MoS2颗粒的陶瓷层表面粗糙度有所降低;纳米粒子的加入使得陶瓷层的厚度略有减小,但是陶瓷层的硬度并没有发生明显改变,维氏硬度均在1000HV以上;在摩擦磨损试验中,添加了二硫化钼的膜层在干摩擦和贫油润滑状态下表现出更低的摩擦系数,其中在MoS2添加量为5g/L时,膜层的摩擦系数最低,比普通陶瓷层的摩擦系数降低了 50%,同时,该试样的磨损量也最低;添加MoS2颗粒后陶瓷层的相成分发生少许改变,部分莫来石和γ-Al2O3转变成α-Al203,膜层的主要成分为α-Al203。
[Abstract]:In this paper, ZL109 aluminum alloy was used to fabricate ceramic layer on the surface of aluminum alloy substrate using WHD-20 type micro-arc oxidation power supply. Electric parameters and electrolyte parameters are two key factors affecting the properties of aluminum alloy ceramic coatings. The electrolyte parameters were optimized by orthogonal test, and the optimum combination of electrolyte was obtained. The final formula of electrolyte was determined as 10g/L sodium silicate 5g / L tungstate 2.5 g / L potassium hydroxide 2 g / L LEDTA. A single optimization method is used to optimize the electrical parameters. The electric parameters are determined as positive voltage 400V 450V, negative voltage 120V 140V, duty cycle 20 and power frequency 500Hz. Using the optimized electric parameters and electrolyte formula, the self-lubricating nano-particle molybdenum disulfide was added to the electrolyte to prepare the ceramic layer containing MoS2. The film thickness, hardness, composition, phase composition, surface morphology and so on were measured and analyzed. The performance of ceramic coating was evaluated. The results show that the existence of MoS2 is detected on the shallow surface of the ceramic coating, and the self-lubricating particles are introduced into the ceramic coating, and the ceramic particles on the film surface become smaller when MoS2 is introduced into the film, compared with the blank group surface without MoS2 particles. The surface roughness of ceramic layer with MoS2 particles was decreased, the thickness of ceramic layer decreased slightly with the addition of nano-particles, but the hardness of ceramic layer did not change obviously, and the Vickers hardness was above 1000HV. In the friction and wear test, the friction coefficient of the film with molybdenum disulfide was lower under dry friction and lean oil lubrication, and the friction coefficient of the film was the lowest when the amount of MoS2 added was 5g/L. The friction coefficient of the ceramic layer is reduced by 50% than that of the ordinary ceramic layer, and the wear amount of the sample is the lowest, and the phase composition of the ceramic layer changes slightly after adding MoS2 particles, some mullite and 纬 -Al _ 2O _ 3 are transformed into 伪 -Al _ 2O _ 3, and the main composition of the film is 伪 -Al _ 2O _ 3.
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG174.453

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本文编号:2218799

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