铝微弧氧化膜的制备及其性能研究

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1、大连理工大学硕士学位论文铝微弧氧化膜的制备及其性能研究姓名：钱思成申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：刘贵昌20070601大连理工大学硕士学位论文摘要本论文采用单向脉冲电源在工业纯铝表面制各了微弧氧化陶瓷膜。微弧氧化陶瓷层与基体结合力好，结构致密，具有良好的耐磨性和耐蚀性，同时微弧氧化膜制备工艺简单，对环境无污染，具有广阔的应用前景和深远的现实意义。与常规的研究方向不同，本论文利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(S聊)、TRl10袖珍粗糙度仪、覆层测厚仪、显微硬度仪及点滴腐蚀试验和电化学测试等手段系统的考察了微弧氧化

2、膜制备工艺与膜层形成机理及性能之间的关系。重点考察了各工艺参数情况下膜层性能的形成机理。考察了不同电解液体系下的微弧氧化现象，研究对比了Na2Si03电解液体系和NaAl02电解液体系下生成微弧氧化膜层的性能。两种体系下生成的氧化膜均由a．A120，和v-A1203相组成，Na2Si03体系下形成的氧化膜中舡触203相的含量更多；陶瓷膜表面有大量的类似火山口的等离子放电产物和明显的放电通道，Na2Si03电解液中形成的氧化膜放电通道闭合得较好；恒电位极化可以看出微弧氧化陶瓷膜具有良好的耐蚀性，Na2Si03体系下生成的氧化膜耐腐蚀

3、性能更好一些。研究了电流密度、脉冲占空比及频率对微弧氧化膜性能的影响。随电流密度的增加，Ct—A1203和"t-A1203相的含量随之增加，陶瓷膜的硬度及粗糙度也随之增加，厚度和耐蚀性先增大后减小；随占空比的增大，陶瓷膜的厚度、硬度及粗糙度均随之增加，占空比小于0．3时，腐蚀时间随占空比的增大而增加，占空比大于0．3时腐蚀时间略有减小，占空比为0．3时膜层的耐蚀性达到最佳；频率对陶瓷膜的粗糙度和硬度影响较小；5000Hz频率段下膜层的厚度最厚，耐蚀性达到最佳。利用正交试验设计对微弧氧化工艺参数进行优化，考察电流密度、占空比、频率及

4、成膜剂浓度对膜层质量的影响。对于厚度和硬度这两个指标来说，电流密度的影响最大；对于膜层耐蚀性来说，主成膜剂浓度对其影响较大；频率和占空比对膜层质量的影响相对较小，其中频率的影响最小；综合比较各因素对备指标的影响。得出生成膜层质量较好的试验方案是电流密度为10A／din2，频率为5000Hz，占空比为60％，硅酸钠浓度为129／L．关键词；微弧氧化陶瓷膜工业纯铝铝微弧氧化膜的制各及性能研究ThePreparationandPropertyofMicro—arcOxideCoatingsonAluminumAbstractThroug

5、htheunilatemlismpulsepower,theceramiccoatingsWeI'efabricatedbymicro-areoxidationonaluminum．Bymeansofthemicro·arcoxidationtechnique，c睨-amiccoatingswithstrongadhesion,higlImicro-hardness，higllcorrosionresistanceandWc{lrresistancecartbefabricated．Thceffectoftheelectrolyt

6、eandelectricparametersonmechanismandpropertiesofthecoatingswasinvestigatedbymeansofXRD，SEM，micro-hardnesstest,thicknesstest，roughnesstest，electrochemicalmethodsanddroppingcorrosionexperiment．Oxidationcomingofaluminumw器preparedinelectrolytewithNa2Si03andNaAl02．Thecoati

7、ngspreparedinthetwokindsofsolutionconsistofo．-A1203andT-A1203，thecontentofot-A1203preparedinsodiumsilicatesolutionismore；Manycmter-mouthlikeproductsformedbytheplasmadischargeanddischargechannelswereobserved013thecoatingssnrfage，andthedischargechannelsformedinsodiumsil

8、icatesolutionclosedbetter；11峙potentiodynamicpolarizationresultsindicatethattheceramiccoatingspossessexcellentcorrosionresist