溶质元素在铝合金微弧氧化陶瓷膜层形成及生长过程中的作用机理

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1、摘要论文题目：溶质元素在铝合金微弧氧化陶瓷膜层形成及生长过程中的作用机理学科专业：材料学研究生：蔡辉指导教师：蒋百灵教授李均明副教授签溶质元素在铝合金微弧氧化过程中起着极其重要的作用。本文研究了溶质元素种类、溶质元素浓度及溶液口H值对铝合金微弧氧化初期成膜过程及陶瓷层生长过程的影响，分析了溶质元素的作用机理，并依据溶质元素作用机理制备出黑色陶瓷层。采用SEM观察微弧氧化初期膜层及陶瓷层的表面和截面形貌；通过EDS分析初期膜层及陶瓷层的元素组成和元素在陶瓷层中的变化趋势；通过XPS分析溶质元素在陶瓷层中的化学状态；采用涡流测厚仪测量陶瓷层的厚度；通过电化学分析研究铝合金在不同微弧氧化

2、溶质体系中电化学性质的差异。结果表明：铝合金微弧氧化初期所成膜层为氧化膜，溶质元素只是微量存在于膜层表面。后期生成的陶瓷层也主要由舢和O两种元素组成，但是溶质元素在陶瓷层中的含量存在很大的差别。在Na2M004溶液中生成的陶瓷层中不含有溶质元素Mo，在Na2Si03溶液中生成的陶瓷层中溶质元素Si的含量高达10．75％。在pH值为7．50一10．00的溶液中铝合金表面利于形成离阻抗膜层，为后期的击穿放电提供条件。溶液电导率越大，陶瓷层生长速率越快，但在不同溶质体系中陶瓷层生长速率有一定的差异。微弧氧化初期成膜过程与铝合金在溶质体系中的电化学行为紧密相关，成膜过程中处于溶液中的铝合金

3、表面形成高阻抗膜层并不断增厚使外加电压升高以达到起弧电压，从而产生微弧放电现象，溶质元素种类影响成膜速率和起弧电压。微弧氧化陶瓷层生长过程中，具有吸附等特性的溶质离子在微弧放电及陶瓷层生长过程中吸附沉积于陶瓷层表面改变陶瓷层的成分及微观结构。根据溶质元素在陶瓷层表面的吸附特性，在微弧氧化溶液中添加69／LNH4V03可以制备出黑色陶瓷层。关键词：溶质元素；微弧氧化；铝合金；初期成膜；陶瓷层生长AbstractTitie：ACTlONMECHANISMOFSOLUTEELEMENTSDURINGTHEFORMATlONANDGRO、ⅣTHOFCERAMICCOAmNGSONALUMl

4、NUMALLOYBYMICROARCO×IDAmONMajor：MATERIALSCIENCEName：HUICalSignature：Supervisor；Prof．BailingJiangSignature：‰国Associateprof．JunmingLiSignature：Soluteelementsplayaveryimportantroledudngmicroarcoxidationtreatmentonaluminumalloysurface．TheeffectsofthevarletyandconcentrationofsoluteelementsandpHvalu

5、eofsolutiononthecour$coftheinitialfilmformationandceranliccoatinggrowthduringmicroarcoxidationtreatmentwereinvestigated．Theactionmechanismofsoluteelementswasanalyzed．Accordingtothemechanismtheblackceramiccoatingwaspreparedonaluminumalloysurface．Thesurfaceandcross．sectionmorphologiesofinitialfi

6、lmsandceramiccoatingswereobservedbvSEM．TheelementcompositionofinitialfilmsandceramiccoatingsandthechangingfiendofelementsinceramiccoatingwercinvestigatedbvEDS．T1lechemicalvalenceofsoluteelcmentsinceramiccoatingwasinvestigatedbvXPS．1hethicknessofceramiccoatingwasmeasuredbyeddycurrentthicknessga

7、uge．Theelectrochemicalpropertiesofaluminumalloyindiffcrentmicroarcoxidationsolutionsystemwereinvestigatedbyelectrochemicalanalysis．Thercsultsindicatethatoxidefilmsareformedbymicor盯coxidationattheinitialfilmformationstageandthesoluteelem