铝合金表面微等离子体氧化黑色陶瓷膜制备工艺及其成膜机理研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要由于铝合金有优良的比强度导电性导热性和易于成形加工等特性,在工程上得到了广泛的应用但铝合金表面硬度低和抗腐蚀性差等特点限制了其应用范围因此须对铝合金进行表面处理以改善其使用性能铝合金表面着彩色膜层是表面处理的一个重要方面传统的方法主要是采用阳极氧化膜吸附有机或无机染料着色法和阳极氧化直接着色法但获得的表面膜层色泽不稳定耐磨性和耐腐蚀性差最近发展起来的微等离子体氧化技术是将铝合金置于电解液中通电使其表面产生微等离子体放电而在铝合金表面原位生长一层陶瓷膜的表面处理技术通过这种技术可在铝合金表面获得高硬度高热抗耐腐蚀性好附着力高色泽稳定的陶瓷膜层本文试验研究了Fe-C

2、r-Co系二步氧化成膜法和W-P-Mo系一步氧化成膜法电解液在LC4和LY12铝合金表面生成黑色陶瓷膜的电解液成分电源等工艺参数并对不同工艺所得结果进行了对比分析了阴极和试样形状等因素与成膜质量的关系试验研究结果表明采用W-P-Mo系一步成膜法在铝合金表面原位生成纯黑色陶瓷膜的性能较佳其最佳工艺参数为Na2WO411.0g/LNa3PO415.0g/L2NH46Mo7O2418.0g/LPH值8.0直流恒流3.5A/dm包覆型阴极板无尖角锐边试样获得的膜层表面光滑纯黑厚度3060m微观硬度HV8001200对上述工艺制备的膜层进行了表面和截面SEM分析及XRD相分析膜层为多孔性结构除以Al2O

3、3Al2O3为主体相外还含有以三斜晶系WO3和MoO3为主的成色混合相WOx和MoOx运用微等离子体物理学和物理化学等基础知识和材料学专业基础知识从理论上对成膜过程和机理进行了探讨膜层的形成过程为(1)表面阻挡层的生成(2)阻挡层的电击穿(3)无定形氧化膜层的生长(4)局部陶瓷氧化膜层的生成(5)陶瓷氧化膜的电击穿(6)陶瓷氧化膜层的生长关键词铝合金表面处理微等离子体氧化黑色陶瓷膜I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAluminumalloyiswidelyappliedtoengineeringduetoitsoutstandingspecificstrength,electric

4、alconductivity,thermalconductivity,easilyformingandmaking,etc.However,itslowersurfacehardnessandpoorcorrosionresistanceconfineitsappliedrange.So,itisimportantthatitsengineeringpropertiesareimprovedbysurfacetreatmentonaluminumalloy.Thecolorcoatingonaluminumalloyispreparedbytraditionaltechnologywhichi

5、ncludethatfilmofanodicoxidationadsorborganicorinorganiccolordye,andcolorcoatingsisdirectlyformedbyanodeoxidation.Butthecoatingobtainedbysaidtwotechnologyhaslabilecolor,lowerwearingresistanceandpoorcorrosionresistance,etc.Currently,micro-plasmaoxidationisexploredanddeveloped,whichisatechnologythatcer

6、amicfilmisformedinconditionofhyperthermiaandheavypressureproducedbymicro-plasmaonaluminumalloyingivenelectrolyte.Afilmwithexcellenthardness,heatresistant,corrosionresistance,adhesivepowerandcolorcanbepreparedbysaidmicro-plasmaoxidationtechnology.ElectrolytecompositionsandelectricalparametersofFe-Cr-

7、CoduplexoxidationformingcoatingandW-P-Moonceoxidationformingfilminpreparingblackceramiccoatingbymicro-plasmaoxidationonLC4andLY12aluminumalloywerestudiedinthisarticle.Furthermore,theresultsoftestatdif