超声辅助微弧氧化的含石墨复合膜的组织结构及摩擦学性能.pdf

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1、慷秒第47卷·第8期·2O14年8月超声辅助微弧氧化的含石墨复合膜的组织结构及摩擦学性能李青彪。梁军‘，王青，杨文斌(1．中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃兰州730000；2．兰州理工大学理学院，甘肃兰州730050)[摘要]为了提高铝合金微弧氧化膜的摩擦磨损性能，在微孤氧化电解液中添加石墨颗粒，并引入超声波进行微弧氧化，制备了含石墨的复合膜。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了膜的表面和截面形貌，用X射线衍射仪(XRD)和激光拉曼光谱仪分析了膜的组成，在摩擦试验机上评价了膜的摩擦学性能。结果表明：添加石墨能

2、有效降低微弧氧化膜的摩擦系数；同时引入超声波更有利于石墨微粒的分散，促进其进一步扩散和渗透，从而得到石墨分布更均匀、更致密的复合膜，膜的摩擦系数和磨损程度进一步降低。[关键词]微弧氧化；超声波；石墨；铝合金；组织结构；摩擦学性能[中图分类号]TG174．451[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2014)08—0007—030前言1试验铝、镁、钛及其合金表面微弧氧化陶瓷层具有较高1．1基材前处理的耐磨性能，但是在干摩擦条件下摩擦系数较高，不仅基材为40mm×23mm×4mm的2024铝合金，经降低了自身的使用寿命，还容

3、易磨损对偶件¨。在微320，1200号砂纸打磨抛光后，在丙酮中超声去除油弧氧化膜表面使用液体润滑剂．4j、喷涂或者浸涂J污，并用蒸馏水冲洗干净。润滑颗粒、气相沉积固体润滑薄膜等可以有效降低1．2超声辅助微弧氧化其摩擦系数。然而，液体润滑剂会污染工件，高温和高电解液(800mL)组成：10g／LNa2SiO3，1g／L度真空环境中不适用；在陶瓷膜表面喷涂、浸涂和气相KOH，200mL／L乙醇，0g／L或20g／L石墨，0．05g／L沉积减摩层工艺复杂，并且减摩层一旦磨穿就会产生十二烷基硫酸钠。工艺条件：采用20kW双极性脉冲润滑失效

4、j。在微弧氧化电解液中加入固体润滑剂，电源，工作频率为150Hz，正脉宽为1．0ms，负脉宽为可一步制备出含固体润滑颗粒的自润滑复合膜。这种1．5ms，阶段性恒压模式，初始正、负电压分别为420，0方法用于镁合金和钛合金’m上已取得了较好的效V，每隔10min正、负电压提高2OV，处理90min；超声果，而在铝合金上目前还未见理想效果的报道。使波频率为56kHz，输出功率为80w。固体润滑颗粒均匀地分散在微弧氧化电解液中是解决这一问题的关键。本工作在微弧氧化电解液中添加石1．3测试分析墨颗粒，并引入超声波对铝合金微弧氧化，对所得膜

5、层利用MINITEST1100型测厚仪和RM一20型粗糙度的组织结构及摩擦学性能进行了评价。测量仪分别测量膜的厚度和表面粗糙度，随机选取10个点，取其平均值。使用JSM-5600LV型扫描电子显微[收稿日期]2Ul4—04一U8镜(SEM)观察膜的形貌。通过RigakuD／Max-2400型[基金项目]中国科学院“百人计划”基金(Y00230YBR1)x射线衍射仪(XRD)和LabRAMHR800型激光拉曼资助[通信作者]梁军(1979一)，博士，研究员，主要从事轻光谱仪分析膜的组成结构。采用UMT．2MT摩擦试验金属材料环境行为

6、与表面工程方面的研究，机评价膜的摩擦学性能，载荷2N，频率5Hz，振幅5电话：0931—4968381，E—mail：jtiang@licp．mm，对偶件为西3mm钢球(AISI52100型，62—63CaS．nHRC，R。约0．01ixm)，时间1800s。Vol。47No．8Aug．2014移，CoatTechnol，2004，183：127—133．sitionparametersonthedepositionrateandmicrohardnessof[3]曾燕屏，李友国，唐祥云，等．换向脉冲电镀工艺对镀镍nanocrys

7、tallineNicoatings[J]．SurfCoatTechnol，2009，层应力的影响[J]．电镀与精饰，1992，14(3)：22—25．203：1815～1818．[4]周英杰，满红娜．电镀层内应力的产生和消除方法[J]．[13]TohruW．Nano-platingmicrostmcturecontroltheoryof涂料涂装与电镀，2005，3(3)：l3～l6．platedfilmsanddatabaseofplatedfilmmicrostructure[M]．[5]惠百平，费敬银，辛文利，等．zn．Ni合

8、金电沉积过程中Amsterdanl：Elsevier。2004：344～356．的渗氢行为[J]．电镀与精饰，2006，28(2)：1O～l3．[14]ZengYP，LiYG，TangXY，eta1．Theefectofreverse[6]张午花，