多孔阳极氧化铝自润滑薄膜制备及其摩擦性能研究

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1、国内图书分类号：TB43密级：公开西南交通大学研究生学位论文多孔阳极氧化铝自润滑薄膜制备及其摩擦性能研究年级二〇一五级姓名韩灯泉申请学位级别工程硕士专业材料工程指导老师李远星副教授二零一八年四月ClassifiedIndex:TB43SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeDissertationPreparationandTribologicalPropertiesofPorousAnodicAluminaSelf-lubricatingThinFilmsGrade:2015Candidate:D

2、engquanHanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialsEngineeringSupervisor:Viceprof.YuanxingLiApril,2018西南交通大学硕士学位论文第I页摘要铝及其合金材料由于其优异的力学性能及可加工性，近年来得到了非常广泛的应用。阳极氧化是目前对铝及其合金应用最为广泛的表面改性技术。本文以铝为主要材料，系统地研究了大孔间距PAA膜的制备工艺及PAA-MoS2复合自润滑膜的沉积工艺。主要研究内容包括以下几个方面：

3、利用两步氧化法，第一步在草酸中利用缓慢升压法制备有一定规则性的PAA膜，并保留其底部微孔；第二步在酸性较弱的磷酸中直接施加氧化电压，以得到膜表面可被直接利用的PAA膜。通过研究散热方式，溶液浓度等主要因素的影响，优化膜制备工艺，最终得到了规则的大孔间距PAA膜。对其表面形貌进行研究，发现孔间距随氧化电压而改变。草酸制备中，电压每增大10V，孔间距平均增大28.7nm。第二步磷酸制备时，电压每增大10V，孔间距平均增大29.9nm。在35℃，5%磷酸溶液的条件下，扩孔十分钟，孔径平均增大24.16nm。通过超声沉积，电泳沉积两种方式，在P

4、AA膜表面制备了MoS2自润滑薄膜。对比发现，电泳沉积的制备效果更佳优越。对PAA膜进行力学性能测试，发现PAA膜随着孔径的变大而变小，也随着孔间距的增大而变小。对不同形貌PAA膜复合自润滑膜后进行耐磨性测试，发现在孔间距一定时，摩擦系数随着孔径的变大而降低；在孔隙率一定时，复合膜的耐磨性却随着孔间距的增大先升高后降低。孔间距280nm时，复合膜的耐磨性最好。对不同工艺制备的PAA膜进行耐蚀性测试，发现PAA膜可有效提高Al的耐腐蚀性。不同电压制备的PAA膜，孔隙率较低的偏向较好的耐腐蚀性；孔隙率较大，则耐腐蚀性普遍较差。较大的孔径可使

5、PAA膜耐蚀性急剧下降，甚至不如纯Al的耐蚀性。但在孔中沉积MoS2，则可增强PAA膜的封孔效果，增强耐蚀性。关键词：阳极氧化铝、二硫化钼、自润滑、大孔间距西南交通大学硕士学位论文第II页AbstractAluminumanditsalloyshavebeenwidelyusedinrecentyearsduetotheirexcellentmechanicalproperties.Anodicoxidationisthemostwidelyusedsurfacemodificationtechnologyforaluminumandi

6、tsalloysatpresent.Inthispaper,thepreparationtechnologyofPAAmembranewithlargeinterporedistanceandthedepositionprocessofMoS2compositeself-lubricatingfilmwerestudiedsystematicallywithaluminumasthemainmaterial.Themainresearchcontentsincludethefollowingaspects:ThePAAfilmispre

7、paredusingthetwostepoxidationmethod.ThefirststepistopreparearegularPAAfilminoxalicacidbyrisingthevoltageslowly.Andthemicroporesneedtoberetainedinthebottomafterfirststepoxidation.Inthesecondstep,thehighvoltagewasconducteddirectlyinthephosphoricacidtogetthePAAmembranethatc

8、anbedirectlyusedonthemembranesurface.Bystudyingtheinfluenceofmainfactorssuchasheatdissipationandsolutio