硅酸盐体系下混合添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响

发布时间：2017-10-17 03:30

  本文关键词：硅酸盐体系下混合添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响

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【摘要】：微弧氧化技术是在铝、镁、钛等阀金属表面获得硬度高、耐蚀性和耐磨性好的陶瓷膜层的方法。本文利用课题组自行研制的微弧氧化设备对铝合金进行表面处理。本文中的试验在恒压模式下进行,向硅酸盐基础电解液中分别加入纳米TiO2添加剂、纳米TiO2+纳米ZnO混合添加剂、纳米TiO2+La(NO3)3混合添加剂,分别探索上述添加剂对铝合金微弧氧化膜层组织和性能的作用规律。试验中,采用TT230覆层测厚仪、MHV-1000维氏显微硬度仪、CR-4032表面粗糙度仪、MMS-2A摩擦磨损试验机、VSP电化学工作站、WS-97涂层附着力划痕试验仪、DDS-11A电导率仪、KYKY-2800B扫描电镜及其附带的能谱仪和X射线衍射仪测量不同添加剂微弧氧化膜层的厚度、显微硬度、表面粗糙度、耐磨性能、耐腐蚀性能、膜层与基体的结合力、电解液电导率、膜层的微观形貌、成分及相组成。分析实验数据,研究结果如下:(1)向硅酸盐基础电解液中加入纳米TiO2添加剂时,其浓度范围为2-4g/L时,膜层的综合性能较优,膜层厚度为59-63μm,硬度为450-510 HV,提高膜层的耐磨和耐蚀性能,改善膜层与基体的结合力。膜层主要由Al、α-Al2O3、γ-Al2O3和AlTi相组成。(2)向硅酸盐基础电解液中加入纳米TiO2+纳米ZnO混合添加剂时,当纳米TiO2为4g/L、纳米Zn O为2g/L时膜层的综合性较好,膜层厚度为52μm,硬度为692HV,提高膜层的耐磨性能和耐蚀性能,改善膜层与基体的结合力。膜层主要由Al基体、α-Al2O3相、γ-Al2O3相、Al3Ti和钛锌(Zn0.6Ti0.4)相组成;当纳米TiO2为3g/L、纳米ZnO为1g/L时膜层的综合性能次之。(3)向硅酸盐基础电解液中加入纳米TiO2+La(NO3)3混合添加剂时,当纳米TiO2为3g/L、La(NO3)3为0.5g/L时,膜层厚度为71μm,硬度为689HV,提高膜层的耐磨、耐蚀性能,明显地改善膜层与基体的结合力。膜层主要由Al基体、α-Al2O3相、γ-Al2O3相、金红石(Rutile)和SiO2相组成。综上所述,本文利用课题组自行研制的微弧氧化设备对铝合金进行表面处理,与硅酸盐基础电解液下制得的微弧氧化陶瓷膜层相比较,硅酸盐电解液中分别加入纳米TiO2添加剂、纳米TiO2+纳米Zn O混合添加剂、纳米TiO2+La(NO3)3混合添加剂后,制备的微弧氧化陶瓷膜层的综合性能得到显著的改善。
【关键词】：硅酸盐电解液 铝合金 微弧氧化 陶瓷膜层 混合添加剂
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 第一章绪论8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 铝合金表面改性研究现状8-11
• 1.2.1 溶胶-凝胶法8-9
• 1.2.2 稀土转化膜9
• 1.2.3 激光熔覆9-10
• 1.2.4 阳极氧化10
• 1.2.5 等离子体微弧氧化10-11
• 1.3 微弧氧化技术简介11-14
• 1.3.1 微弧氧化技术的起源和发展状况11-12
• 1.3.2 微弧氧化技术原理12-13
• 1.3.3 影响微弧氧化膜层性能的因素13-14
• 1.4 本文研究的内容及意义14-16
• 第二章实验材料及研究方法16-21
• 2.1 实验材料及药品16-17
• 2.1.1 实验材料及设备16
• 2.1.2 实验电参数及电解质溶液配方16-17
• 2.2 实验方案17-18
• 2.3 实验试样制备及测量仪器18-21
• 2.3.1 实验试样制备18
• 2.3.2 膜层测量仪器18-21
• 1、膜层测厚仪18
• 3、电解液电导率仪18-19
• 4、表面粗糙度仪19
• 5、扫描电镜和能谱仪19
• 6、X射线衍射仪19
• 7、摩擦磨损试验机19
• 8、电化学工作站19-20
• 9、划痕试验仪20
• 10、实验用到的其它设备20-21
• 第三章 硅酸盐体系下纳米TiO_2添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响21-35
• 3.1 不同浓度纳米TiO_2添加剂对电解液电导率的作用21-22
• 3.2 纳米TiO_2添加剂对微弧氧化膜层厚度的作用22
• 3.3 纳米TiO_2添加剂对微弧氧化膜层硬度的作用22-23
• 3.4 纳米TiO_2添加剂微弧氧化膜层截面形貌分析23-24
• 3.5 纳米TiO_2添加剂微弧氧化膜层表面微观形貌及能谱分析24-27
• 3.6 微弧氧化膜层的物相分析27-28
• 3.7 纳米TiO_2添加剂对微弧氧化膜层表面粗糙度的作用28
• 3.8 纳米 TiO_2 添加剂对微弧氧化膜层显气孔率的作用28-30
• 3.9 纳米TiO_2添加剂对微弧氧化膜层耐磨性能的作用30-31
• 3.10纳米TiO_2添加剂对微弧氧化膜层耐腐蚀性能的作用31-34
• 3.11添加剂对微弧氧化膜层与基体结合力的作用34
• 3.12本章小结34-35
• 第四章 硅酸盐体系下纳米TiO_2+纳米ZnO混合添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响35-48
• 4.1 混合添加剂对电解液电导率的作用36
• 4.2 混合添加剂对微弧氧化膜层厚度的作用36-37
• 4.3 混合添加剂对微弧氧化膜层硬度的作用37-38
• 4.4 混合添加剂微弧氧化膜层截面形貌分析38
• 4.5 混合添加剂微弧氧化膜层微观形貌及能谱分析38-41
• 4.6 混合添加剂微弧氧化膜层物相分析41
• 4.7 混合添加剂对微弧氧化膜层表面粗糙度的作用41-42
• 4.8 混合添加剂对微弧氧化膜层显气孔率的作用42-43
• 4.9 混合添加剂对微弧氧化膜层耐磨性能的作用43-45
• 4.10混合添加剂对微弧氧化膜层耐腐蚀性能的作用45-46
• 4.11混合添加剂对膜层与基体结合力的作用46-47
• 4.12本章小结47-48
• 第五章 硅酸盐体系下纳米TiO_2+La(NO_3)_3混合添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响48-63
• 5.1 纳米TiO_2+La(NO_3)_3 混合添加剂对铝合金微弧氧化膜层性能的影响49-61
• 5.1.1 混合添加剂对电解液电导率的作用49
• 5.1.2 混合添加剂对微弧氧化膜层厚度的作用49-50
• 5.1.3 混合添加剂对微弧氧化膜层硬度的作用50-51
• 5.1.4 混合添加剂微弧氧化膜层截面形貌分析51
• 5.1.5 混合添加剂微弧氧化膜层微观形貌及能谱分析51-55
• 5.1.6 混合添加剂微弧氧化膜层物相分析55-56
• 5.1.7 混合添加剂对微弧氧化膜层表面粗糙度的作用56-57
• 5.1.8 混合添加剂对微弧氧化膜层显气孔率的作用57-58
• 5.1.9 混合添加剂对微弧氧化膜层耐磨性能的作用58-60
• 5.1.10 混合添加剂对微弧氧化膜层耐腐蚀性能的作用60-61
• 5.1.11 混合添加剂对膜层结合力的作用61
• 5.2 电解液中不同的混合添加剂对微弧氧化膜层性能的作用61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 结论63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文及相关成果68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杜克勤,寇瑾,严川伟;黑色微弧氧化陶瓷膜的制备及其性能研究[J];材料保护;2003年06期

2 曾庆冰,李效东,陆逸;溶胶-凝胶法基本原理及其在陶瓷材料中的应用[J];高分子材料科学与工程;1998年02期

3 刘瑞霞;郭锋;李鹏飞;刘亮;王双;赵瑞瑞;张艳丽;;稀土元素对镁合金微弧氧化陶瓷层表面形貌和结构的影响[J];金属热处理;2008年11期

4 李哲奎;顾广瑞;吴汉华;汪剑波;金曾孙;;电压对纯钛微弧氧化膜生长特性的影响[J];延边大学学报(自然科学版);2006年04期

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本文编号：1046570