鋁合金表面掃描式微弧氧化陶瓷膜的制備與形成機(jī)理.pdf

1、槽式微弧氧化技術(shù)(MAO)作為閥金屬表面改性的重要技術(shù)，在提高材料防腐、耐磨、絕緣等方面展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。然而在大面積工件的處理、零件陶瓷膜局部修復(fù)等方面，槽式微弧氧化處理在裝備、效率和經(jīng)濟(jì)性上均存在較大的局限性?；诖?，本文提出了掃描式微弧氧化(SMAO)技術(shù)方法，并對(duì)SMAO陶瓷膜的制備工藝、放電特性、陶瓷膜生長(zhǎng)機(jī)制、組織結(jié)構(gòu)及服役性能開展了深入系統(tǒng)的研究。
　　借鑒電刷鍍技術(shù)的工作原理和工藝方法，研發(fā)了成膜軌跡可控的S

2、MAO裝備和工藝方法，探討了電極間距、掃描轉(zhuǎn)角、掃描速度、掃描道次等關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)鋁合金表面陶瓷膜生長(zhǎng)規(guī)律、粗糙度及顯微硬度等膜層特性的影響，揭示了工藝參數(shù)對(duì)膜層特性的作用規(guī)律。研究表明:電極間距越短，成膜效率越高;掃描轉(zhuǎn)角0°時(shí)成膜效率最高;陶瓷膜厚度低于40μm時(shí)，單次成膜更經(jīng)濟(jì)，陶瓷膜厚度大于40μm，則多次成膜效率更高。
　　針對(duì)A356合金，研究了工藝參數(shù)對(duì)SMAO微弧放電特征的影響規(guī)律，建立了A356鋁合金SMAO復(fù)合

3、放電模型。研究表明，縮短電極間距將有效地降低擊穿電壓，降低掃描速度有利于增加單個(gè)火花的能量，SMAO發(fā)生A型放電的基本條件為電壓達(dá)到臨界擊穿電壓，發(fā)生B型放電的基本條件為單個(gè)微弧能量和電壓都達(dá)到臨界值;并通過(guò)分析SMAO過(guò)程中SiC顆粒的演變機(jī)制，證實(shí)了SMAO過(guò)程中陶瓷膜內(nèi)部存在D型放電。
　　基于SMAO陶瓷膜的表面截面形貌、組織結(jié)構(gòu)等膜層特性研究，建立了SMAO陶瓷膜的生長(zhǎng)模型。SMAO陶瓷膜外層存在不連續(xù)的“緊密重熔層”，

4、陶瓷膜生長(zhǎng)是“成膜→原位生長(zhǎng)、表層重熔→再成膜”的多次循環(huán)的過(guò)程。SMAO陶瓷膜的組成和成膜機(jī)理與定點(diǎn)噴射處理和傳統(tǒng)槽式處理具有明顯的區(qū)別。
　　鋁合金SMAO陶瓷膜的服役性能研究表明:陶瓷膜的硬度約為1000～1400HV0.1，膜/基結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)80MPa;電化學(xué)分析顯示陶瓷膜的腐蝕電流密度較鋁合金降低4～5個(gè)數(shù)量級(jí)，陶瓷膜具有優(yōu)異的耐腐蝕性能;干摩擦條件下，SMAO陶瓷膜具有良好的摩擦磨損性能，其厚度大于50μm時(shí)磨損機(jī)制以