铝、镁合金微弧氧化过程中升压速率的影响以及电压差异现象研究
本文关键词：铝、镁合金微弧氧化过程中升压速率的影响以及电压差异现象研究
更多相关文章： 微弧氧化 升压速率 电压差异 6061铝合金 AZ31镁合金
【摘要】：本文利用自制WH-1A型微弧氧化电源装置对6061铝合金及AZ31镁合金试样进行了微弧氧化表面处理。在微弧氧化过程中利用该装置对电压操作的便利性,于恒压前引入恒速升压阶段,研究了升压速率对6061铝合金微弧氧化陶瓷层的影响,包括升压速率对表面形貌、断面形貌、相组成、元素分布、电化学阻抗等特性的影响。在研究升压速率影响的同时发现了一个新奇的实验现象:实际施加的微弧氧化电压和模拟施加的电压之间存在显著的差异性。为了研究该现象的普遍性,本文在6061铝合金和AZ31镁合金上分别进行了实验,同时引入不同浓度的六偏磷酸钠改变陶瓷层生长状态,研究陶瓷层生长状态与电压差异现象的关系。研究结果表明:在恒压模式前引入升压阶段会在微弧氧化初期产生相对较高的安全电流密度,这种电流密度对微弧氧化初期的膜层以及电源都有保护作用;随着升压速率的提高,微弧氧化过程中的电流最大值不断的增加,较高的升压速率对应陶瓷层表面优先出现熔融颗粒状组织;随着升压速率的提高外层疏松层会产生贯穿型孔洞,极大的降低了外层膜层的耐腐蚀性能;随着升压速率的提高,基体上的铝元素大量流出到电解液中导致膜层中的铝含量降低,同时陶瓷层中的O、P、Si等元素含量呈上升趋势;恒速升压-恒压模式下对应的陶瓷层中不存在α-Al2O3相,因为在此模式下陶瓷层内部温度无法达到α-Al2O3相的相转变温度;升压速率的提高促进了微弧氧化进程,但所得陶瓷层致密性和耐蚀性随升压速率的升高而降低。微弧氧化过程中伴随出现电压差异现象,即输入电压与输出电压不一致现象,这种现象不受基体条件限制,这种差异性与陶瓷层的微观结构无关而与陶瓷层的生长状况密切相关,当无法成膜或者随着实验重复次数增加至陶瓷层不再增厚时,输出电压与输入电压表现出同一性;在恒速升压-恒压模式中加入六偏磷酸钠改变陶瓷层生长状态时,微弧氧化快速进行的膜层相对应的输出电压受到的抑制相对较小,同时当输出电压超出输入电压时,微弧氧化进程较快的试样对应输出电压超出输入电压更多;当试样在恒速升压-恒压模式下进行微弧氧化的初期成膜正常,而后观察不到放电现象后,此时输出电压无法超出输入电压并一直低于输入电压直至实验结束;当陶瓷层在初期成膜正常而后发生烧蚀时,陶瓷层的生长状态发生剧烈改变,此时烧蚀过程中膜层生长速率低于膜层被火花破坏速率,输出电压超出输入电压的值不会太大;当微弧氧化膜层在试样表面大范围生长时,输出电压会在放电稳定后超出输出电压很多,然而当在稳定过程中出现了陶瓷层由大范围向区域过度时,输出电压会迅速降低,直至区域过度完毕,放电火花在区域中逐渐稳定后,发生伪烧蚀现象,使得输出电压超出输入电压值很小。
【关键词】：微弧氧化 升压速率 电压差异 6061铝合金 AZ31镁合金
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：
- 摘要4-6
- ABSTRACT6-11
- 第1章 绪论11-21
- 1.1 铝、镁合金的特点和应用11
- 1.2 铝、镁合金的表面处理技术11-13
- 1.2.1 阳极氧化11-12
- 1.2.2 化学气相沉积12-13
- 1.2.3 热喷涂13
- 1.3 微弧氧化13-17
- 1.3.1 微弧氧化简介13-14
- 1.3.2 微弧氧化的发展历史14
- 1.3.3 微弧氧化的优点14-15
- 1.3.4 微弧氧化的基本原理15-17
- 1.3.5 微弧氧化成膜机理17
- 1.4 微弧氧化过程的影响因素17-18
- 1.4.1 电源模式的影响17-18
- 1.4.2 电解液成分的影响18
- 1.4.3 合金元素的影响18
- 1.5 微弧氧化膜层的性能18-19
- 1.6 本文的主要研究内容19-21
- 第2章 实验设备和研究方法21-27
- 2.1 试样的选择和预处理21-22
- 2.1.1 试样和电解液的选择21
- 2.1.2 试样制备和预处理21-22
- 2.2 微弧氧化设备和电源模式22-23
- 2.2.1 实验设备22
- 2.2.2 电源模式22-23
- 2.3 分析测试技术23-25
- 2.3.1 放电火花的拍摄23-24
- 2.3.2 电压/电流时间曲线的采集24
- 2.3.3 表面形貌观察和元素组成检测24
- 2.3.4 断面形貌观察24
- 2.3.5 物相鉴定24
- 2.3.6 耐蚀性能检测24-25
- 2.4 本章小结25-27
- 第3章 升压速率对6061铝合金微弧氧化膜层的影响27-39
- 3.1 引入升压阶段的微弧氧化电压/电流时间曲线27-29
- 3.1.1 电压时间曲线27-28
- 3.1.2 电流时间曲线28-29
- 3.2 升压速率对微弧氧化陶瓷层表面形貌和断面形貌的影响29-32
- 3.2.1 升压速率对微弧氧化陶瓷层表面形貌的影响29
- 3.2.2 升压速率对断面形貌的影响29-32
- 3.3 升压速率对陶瓷层内元素分布以及相组成的影响。32-34
- 3.3.1 升压速率对陶瓷层内元素分布的影响32-33
- 3.3.2 升压速率对微弧氧化陶瓷层内相组成的影响33-34
- 3.4 升压速率对微弧氧化陶瓷层耐蚀性的影响34-37
- 3.5 本章小结37-39
- 第4章 微弧氧化过程输入电压与输出电压差异现象研究39-53
- 4.1 恒速升压-恒压模式下铝合金微弧氧化过程39-47
- 4.1.1 电参数变化以及火花形貌的变化39-41
- 4.1.2 铝合金在去离子水中的微弧氧化过程41
- 4.1.3 重复微弧氧化实验41-43
- 4.1.4 重复微弧氧化试样厚度变化43-44
- 4.1.5 微弧氧化试样微观结构的变化44-45
- 4.1.6 陶瓷层的生长过程与电压差异性的关系45-47
- 4.2 恒速升压-恒压模式下镁合金微弧氧化过程47-50
- 4.2.1 高压下的镁合金微弧氧化过程47-49
- 4.2.2 低压下的镁合金微弧氧化49-50
- 4.3 本章小结50-53
- 结论53-55
- 参考文献55-59
- 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果59-60
- 致谢60
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵树萍;钛合金微弧氧化对其性能的影响[J];钛工业进展;2001年06期
2 赵树萍 ,吕双坤;在工业中采用钛合金的微弧氧化[J];钛工业进展;2003年01期
3 解念锁;武立志;;钛合金表面微弧氧化的影响因素及其应用[J];热加工工艺;2011年12期
4 赵树萍;钛合金微弧氧化对其性能的影响及微弧氧化镀层的特殊性能[J];国外金属热处理;2002年05期
5 赵树萍;微弧氧化耐腐蚀涂层[J];石油化工腐蚀与防护;2004年01期
6 李建中,邵忠财,田彦文,翟玉春,郝清伟;不同含磷电解液在微弧氧化过程中的作用[J];中国腐蚀与防护学报;2004年04期
7 刘全心,蔡启舟,王立世,魏伯康;微弧氧化中火花形态的变化规律[J];轻合金加工技术;2005年05期
8 贺永胜,赵志龙,刘一洋,刘林;铝合金微弧氧化热力学机理及影响因素的分析[J];电镀与环保;2005年06期
9 李鹤岐;赵介勇;李春旭;刘纪周;陈克选;;大功率微弧氧化电源的研制——主电路的设计[J];电焊机;2005年11期
10 蒋百灵,徐胜,时惠英,李钧明;电参数对钛合金微弧氧化生物活性陶瓷层钙磷成分的影响[J];中国有色金属学报;2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 来永春;杜建成;施修龄;华m:;丁晓纪;;等离子体在微弧氧化中的作用[A];'2001全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2001年
2 憨勇;徐可为;;钛合金微弧氧化(碳氮化)的生物医用改性研究进展[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集（一）[C];2008年
3 王琳;任力;王迎军;;微弧氧化纯钛金属表面的细胞外基质化修饰[A];2013广东材料发展论坛——战略性新兴产业发展与新材料科技创新研讨会论文摘要集[C];2013年
4 宋希剑;;微弧氧化及其在高硅铸铝和高含铜硬铝零部件的应用[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年
5 严川伟;杜克勤;段红平;刘津义;王福会;;镁合金的微弧氧化及腐蚀防护[A];2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集[C];2006年
6 蒋百灵;杨巍;苏阳;;微弧氧化与磁控溅射的工程应用[A];第九次全国热处理大会论文集（一）[C];2007年
7 朱e，
本文编号：855081
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/855081.html
