ZL104化学转化—微弧氧化复合工艺的研究

发布时间：2017-09-19 16:09

  本文关键词：ZL104化学转化—微弧氧化复合工艺的研究

  更多相关文章： ZL104铝合金 微弧氧化 预钝化膜 起弧时间 低能耗

【摘要】：铸造铝硅合金具有优良的物理性能和力学性能,并且储量非常丰富,因而被广泛应用于电子通讯、航空航天、汽车制造等工业领域。但铸造铝硅合金存在表面硬度低、耐蚀性能较差的问题,限制了其进一步的应用。因此,需对其进行一定的表面处理,以改善其表面性能。微弧氧化是一种从阳极氧化基础上发展而来的表面处理技术,它是通过化学、电化学、物理化学、等离子体化学等多重机制共同作用,在阀金属表面原位生成一层与基体呈冶金结合的陶瓷膜层的过程。与其他表面处理手段相比,微弧氧化技术具有对环境污染小、工艺简单、设备易操作等优点,同时采用该技术可制备出硬度高、耐蚀性好的陶瓷膜。但因铸造铝硅合金中存在较多的硅元素,在微弧氧化初期很难在其表面形成钝化膜,导致起弧时间过长,整个过程的能耗过大。本文针对硅对微弧氧化起弧和能耗的不利影响,提出了切实可行的解决方案。通过在ZL104铝合金表面预先制备一层钝化膜来覆盖基体表面上的硅元素,从而抑制硅在微弧氧化初期的影响,达到缩短起弧时间,降低能耗的目的。当处理时间为3min时,预钝化膜对基体表面硅的覆盖程度高达86.02%,起弧时间从168s大幅缩短至52s,起弧电压从289V降低至190V,能耗从7.7869kw·h/(m2·μm)降低至4.5448kw·h/(m2·μm)。采用SEM、EDS、XRD等检测手段对在有预钝化膜条件下制得的微弧氧化膜层微观形貌、截面和组织成分进行分析,并对陶瓷膜的硬度、耐蚀性、粗糙度等性能进行表征。膜层的主要组成相为γ-Al2O3,同时还含有少量的α-Al2O3和Si O2。较不经过预钝化膜处理的试样制备出的陶瓷膜,膜层厚度从5.3μm增加到10.5μm;膜层生长速率从0.367μm/min增加到0.7μm/min;其腐蚀电流密度从0.7031μA·cm-2降低至0.3140μA·cm-2;膜层表面显微硬度从517.7 HV提高到617.8HV;表面粗糙度从0.63μm增大到0.91μm。
【关键词】：ZL104铝合金 微弧氧化 预钝化膜 起弧时间 低能耗
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 铝及其合金表面处理技术11-14
• 1.2.1 电镀11-12
• 1.2.2 化学镀12
• 1.2.3 阳极氧化12-13
• 1.2.4 激光处理法13
• 1.2.5 磁控溅射法13-14
• 1.3 微弧氧化技术14-23
• 1.3.1 微弧氧化技术发展概况14-15
• 1.3.2 微弧氧化工艺过程15-17
• 1.3.3 微弧氧化技术的特点17-18
• 1.3.4 微弧氧化技术的影响因素18-20
• 1.3.5 Al-Si合金微弧氧化技术的研究20-23
• 1.4 本文研究目的、思路及主要研究内容23-25
• 第二章 实验设备与研究方法25-33
• 2.1 微弧氧化实验设备25-26
• 2.2 实验材料26-28
• 2.3 实验仪器及生产厂家28
• 2.4 预钝化膜的制备28-29
• 2.5 微弧氧化陶瓷膜的制备29-30
• 2.5.1 试样的前处理29
• 2.5.2 微弧氧化处理29
• 2.5.3 试样的后处理29-30
• 2.6 预钝化膜和微弧氧化陶瓷膜性能的表征30-32
• 2.6.1 微弧氧化膜层厚度测试30
• 2.6.2 微弧氧化膜层粗糙度测试30
• 2.6.3 微弧氧化膜层硬度测试30
• 2.6.4 微弧氧化膜层附着力检测30-31
• 2.6.5 微弧氧化膜层微观形貌及化学成分分析31
• 2.6.6 膜层相组成分析31
• 2.6.7 预钝化膜和微弧氧化膜耐蚀性能分析31-32
• 2.7 实验技术路线32-33
• 第三章 ZL104 预钝化膜的制备33-41
• 3.1 前言33
• 3.2 ZL104 预钝化膜工艺33-35
• 3.2.1 钛/锆转化膜33-34
• 3.2.2 铈/锰转化膜34-35
• 3.3 预钝化膜工艺的选取35-39
• 3.3.1 转化膜电化学阻抗谱分析35-37
• 3.3.2 转化膜的膜层形貌和组织结构分析37-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 ZL104 化学转化-微弧氧化复合工艺41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 恒流模式下ZL104 的微弧氧化工艺41-43
• 4.2.1 电参数和电解液配方的选取41-42
• 4.2.2 微弧氧化电压-时间曲线对比42-43
• 4.3 预钝化膜对膜层成分、表面及截面的影响43-50
• 4.3.1 微弧氧化不同阶段表面形貌和成分对比43-46
• 4.3.2 微弧氧化膜层厚度和截面对比46-48
• 4.3.3 微弧氧化膜层XRD对比48-49
• 4.3.4 微弧氧化膜层表面形貌对比49-50
• 4.4 预钝化膜对微弧氧化膜层性能的影响50-54
• 4.4.1 微弧氧化膜层表面粗糙度对比50-51
• 4.4.2 微弧氧化膜层硬度对比51-52
• 4.4.3 微弧氧化膜层附着力对比52-53
• 4.4.4 微弧氧化膜层耐蚀性对比53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 预钝化膜对微弧氧化起弧和能量消耗的影响55-69
• 5.1 引言55-56
• 5.2 预钝化膜对微弧氧化单位能耗、起弧时间和起弧电压的影响56-62
• 5.2.1 双极性脉冲波微弧氧化能耗计算方法56-57
• 5.2.2 有无预钝化膜能耗和起弧对比57-59
• 5.2.3 不同处理时间预制备膜对微弧氧化能耗和起弧的影响59-62
• 5.3 预钝化膜对微弧氧化初期影响机理探讨62-67
• 5.3.1 铸造铝硅合金微弧氧化陶瓷层的生长模型62-66
• 5.3.2 预钝化膜在微弧氧化初期的影响66-67
• 5.4 本章小结67-69
• 全文总结及展望69-71
• 一 结论69-70
• 二 实验展望70-71
• 参考文献71-77
• 攻读硕士期间取得的研究成果77-78
• 致谢78-79
• 附件79

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 豆琦;李文芳;张果戈;万小芳;;AZ91D镁合金黑色陶瓷膜的低能耗微弧氧化制备工艺[A];第十届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2014年

2 龙迎春;李文芳;张果戈;于非;;6063铝合金微弧氧化黑色膜层的制备及耐蚀性研究[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年

，

本文编号：882592