鋁合金微弧氧化及特性電參數的研究.pdf

1、微弧氧化技術是提高鋁合金硬度和耐磨性，滿足現代工業對鋁合金結構材料質輕、硬度高、耐磨等要求，解決工業應用問題的一種有效措施。7075鋁合金在航空及軍用工業上應用非常廣泛，但目前對7075鋁合金微弧氧化的研究不夠深入及全面，針對7075鋁合金微弧氧化膜層的硬度、耐磨性、耐蝕性等不足問題，本文主要通過電解液體系和特性電參數的研究以提高其膜層性能。課題中研究的特性電參數主要有：供電方式、反向占空比以及交流不對稱分段調節氧化法等，并探討了特性電

2、參數對膜層性能的影響。運用多種現代材料分析手段對獲得的氧化膜層中疏松層、致密層的組織結構、表面形貌、主要元素分布進行了分析，對氧化膜層的硬度、結合力、耐磨性以及耐蝕性等性能進行了測試分析。將研究獲得的微弧氧化工藝對不同牌號的鋁合金進行了實驗，以驗證課題研究獲得的最佳工藝適用性。
　　通過正交實驗以及單因素優化實驗及研究，獲得適用于7075鋁合金微弧氧化的電解液最優配方為：[Na2SiO3]8.0~10.0g.L-1；[添加劑A]7

3、.0~9.0g.L-1；[Na2WO4]1.5~2.5g.L-1；[pH]10~12。在獲得最優電解液配方基礎上對特性電參數進行優化和研究，結果發現，與恒直流、直流脈沖相比，由于負向電流對膜層具有整平和改性的作用，在交流不對稱條件下獲得膜層性能更優。
　　反向占空比是引入負向電流的一種方式，對微弧氧化膜層性能改善起到了重要作用，但是目前對此研究較少，因此文中對反向占空比單獨進行了系統的研究。研究結果發現反向占空比對膜層的影響分為三

4、個階段：當反向占空比在10％升至40%，反向占空比的增加使得負向電流的通入時間延長，負向電流對氧化膜疏松層具有溶解的作用，因此膜層總厚度下降，但是膜層中的致密層比例卻隨之增加；當反向占空比為40~50%時，膜層性能達到最佳狀態；當反向占空比由50%繼續增大，由于反向電流的溶解速率大于正向電流的成膜速率，膜層的整體性能急劇下降。
　　負向電流對微弧氧化膜層具有較大的改善作用，課題中通過幾種不同方式引入負向電流，實驗結果表明采用交流不

5、對稱分段調節法獲得的膜層性能最佳。該氧化法是在不同氧化時段采用分段式反向占空比對基材進行微弧氧化。該氧化法可在小電流條件下獲得膜層厚度可達100μm以上，硬度達1500HV，耐中性鹽霧試驗超過1500小時，耐磨性能較基材提高了近6倍，膜層結合力接近硬質氧化膜層等優良性能，最終確定微弧氧化工藝參數為：[供電方式]：交流不對稱分段調節氧化法；[Ja=Jc]：4~6A·dm-2；[頻率]：100Hz；[正向占空比]：20%；[溫度]：10~7