微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究
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微弧氧化提高铝合金耐磨性能的研究
南京信息工程大学 物电院材物 王世敏 马苏玉 于瑞 王波
• 目录 • 一、摘要 • 二、实验、 • 三、结果及分析 • 四、结论
摘要
• 目的：目的 改善铝合金的综合性能， 尤其是耐磨性。 • 方法：采用微弧氧化技术， 在铝合金表面制备具有自润滑效果的微弧
氧化陶瓷膜层。
•
2) 一定浓度的石墨作为添加剂可使铝合金微弧氧化膜层的厚度增加。主 要原因是在微弧氧化的高阻抗膜形成和微弧放电膜生长两个阶段中， 石 墨降低了电路总电阻， 缩短了高阻抗膜的成膜时间， 使高阻抗膜和微 弧放电膜的厚度均增加
• 3) 添加 3 ～ 5 g /L 石墨时， 沉积在膜层中的石墨分子作为天然的电子击
• (2).正脉冲频级对铝合金耐磨性的影响 • 正脉冲频级的取值依次为 200，400，600 Hz， 其他工艺参数: 负脉冲频
级 100 Hz，电流密度 2 #，正能级25% ，负能级 3% ，时间 20 min。所 得陶瓷膜层的平均厚度依次为 26.5，24.3，21.0 μm。
• •
(3)能级对铝合金耐磨性的影响 正负能级比的取值依次为 25 /3， 20 /3， 15 /3 和10 /3，其他工艺 参数为: 电流密度 2 #，正负脉 冲频级比600 /100，时间 20 min。 所得陶瓷膜层的平均厚度依次 为 24． 3，25． 0，25． 9， 20． 1 μm。
• 2.表征及检测 • 仪器：TT260 数字式覆层测厚仪， JSM-5500LV 扫描电镜，VK-100
•
检测微弧氧化膜层的耐蚀性
结果及分析
• 1.基本电解参数的确定
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• （1）电流密度对铝合金耐磨性的影响
分别从膜厚、 表面形貌、 膜相组成、 摩擦系数四个角度，分析电流密度对铝
合金微弧氧化膜耐磨性的影响。
• 结果：确定了最佳电解参数。 • 结论：在铝合金微弧氧化中，石墨的自润滑特性和超高的导电性促进
了铝合金在微弧氧化过程中成膜反应的进行，增加了陶瓷膜层的厚度， 同时对试样表面有光滑、整平的作用。
实验
• 1.微弧氧化： • 材料：6060铝合金，尺寸 20 mm × 25 mm × 3mm。电解液基本成分
• 2.添加剂对铝合金表面微弧
氧化的影响 (1)对膜厚的影响
• (2)对膜层表面形貌和相组成
的影响
• 对膜层耐磨性和耐蚀性的影响
结论
• 1) 电流密度是促进膜厚增长的主要因素， 在一定范围内，二者呈正比例
关系。正脉冲频级和正能级是影响膜层表面形貌的主要因素， 在一定范 围内， 正脉冲频级与膜层表面形貌的好坏成正比， 正能级与膜层表面 形貌的好坏成反比。
• 表面技术SUＲFACE TECHNOLOGY
第 44 卷 第 2 期 2015 年 02 月 唐艳茹， 潘利华， 常宇， 谢文兵
• 中图分类号: TG174． 453 文献标识码: A 文章编号: 1001-3660( 2015) 020048-07 DOI: 10． 16490 /j． cnki． issn． 1001-3660． 2015． 02． 010
包括 Na2SiO3· 9H2O 和NaOH( 均为分析纯) 。
• 实验方法：打磨试样， 去氧化层，在碱液中浸泡 ， 蒸馏水冲洗。在
基本电解液中微弧氧化。 优化实验电参数。加入石墨颗粒， 在优化后 条件下微弧氧化。
测 MM-200 型 激光共聚焦扫描显微镜(CLSM) ， TD-3000 X 射线衍射仪， 试条件为: 电极在 摩擦磨损试验机，PAＲSTAT-2273 电化学工作站。 0． 5 ～ 1 mol /L 测量项目： 测试膜层厚度 H2SO4 溶液中通过 测试条件为: 负 循环伏安法活化， 荷范围 0 ～ 200 kg， 膜层的表面形貌 扫描范围 1． 0 ～ 试样轴转速 200， 400 试样的三维微观表面形貌 － 1． 0 V， 反复扫 r /min。 微弧氧化膜层的成分及相组成 描直至达到稳定， 扫描速度 50 mV /s。 涂层的耐磨性能
穿通道促进了微弧放电紧致层的形成，石墨的高导电性使得膜层表面平 整光滑，因此膜层的摩擦系数较小。
•
4) 添加浓度适宜的石墨时， 石墨的高导电性提高了微弧氧化反应速率， 使电子通道温度瞬间升高，促进了耐蚀的 α-Al2O3 晶型生成， 同时又保 证了氧化膜紧密层的厚度，所以提升了铝合金的耐蚀性。
参考资料
南京信息工程大学 物电院材物 王世敏 马苏玉 于瑞 王波
• 目录 • 一、摘要 • 二、实验、 • 三、结果及分析 • 四、结论
摘要
• 目的：目的 改善铝合金的综合性能， 尤其是耐磨性。 • 方法：采用微弧氧化技术， 在铝合金表面制备具有自润滑效果的微弧
氧化陶瓷膜层。
•
2) 一定浓度的石墨作为添加剂可使铝合金微弧氧化膜层的厚度增加。主 要原因是在微弧氧化的高阻抗膜形成和微弧放电膜生长两个阶段中， 石 墨降低了电路总电阻， 缩短了高阻抗膜的成膜时间， 使高阻抗膜和微 弧放电膜的厚度均增加
• 3) 添加 3 ～ 5 g /L 石墨时， 沉积在膜层中的石墨分子作为天然的电子击
• (2).正脉冲频级对铝合金耐磨性的影响 • 正脉冲频级的取值依次为 200，400，600 Hz， 其他工艺参数: 负脉冲频
级 100 Hz，电流密度 2 #，正能级25% ，负能级 3% ，时间 20 min。所 得陶瓷膜层的平均厚度依次为 26.5，24.3，21.0 μm。
• •
(3)能级对铝合金耐磨性的影响 正负能级比的取值依次为 25 /3， 20 /3， 15 /3 和10 /3，其他工艺 参数为: 电流密度 2 #，正负脉 冲频级比600 /100，时间 20 min。 所得陶瓷膜层的平均厚度依次 为 24． 3，25． 0，25． 9， 20． 1 μm。
• 2.表征及检测 • 仪器：TT260 数字式覆层测厚仪， JSM-5500LV 扫描电镜，VK-100
•
检测微弧氧化膜层的耐蚀性
结果及分析
• 1.基本电解参数的确定
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• （1）电流密度对铝合金耐磨性的影响
分别从膜厚、 表面形貌、 膜相组成、 摩擦系数四个角度，分析电流密度对铝
合金微弧氧化膜耐磨性的影响。
• 结果：确定了最佳电解参数。 • 结论：在铝合金微弧氧化中，石墨的自润滑特性和超高的导电性促进
了铝合金在微弧氧化过程中成膜反应的进行，增加了陶瓷膜层的厚度， 同时对试样表面有光滑、整平的作用。
实验
• 1.微弧氧化： • 材料：6060铝合金，尺寸 20 mm × 25 mm × 3mm。电解液基本成分
• 2.添加剂对铝合金表面微弧
氧化的影响 (1)对膜厚的影响
• (2)对膜层表面形貌和相组成
的影响
• 对膜层耐磨性和耐蚀性的影响
结论
• 1) 电流密度是促进膜厚增长的主要因素， 在一定范围内，二者呈正比例
关系。正脉冲频级和正能级是影响膜层表面形貌的主要因素， 在一定范 围内， 正脉冲频级与膜层表面形貌的好坏成正比， 正能级与膜层表面 形貌的好坏成反比。
• 表面技术SUＲFACE TECHNOLOGY
第 44 卷 第 2 期 2015 年 02 月 唐艳茹， 潘利华， 常宇， 谢文兵
• 中图分类号: TG174． 453 文献标识码: A 文章编号: 1001-3660( 2015) 020048-07 DOI: 10． 16490 /j． cnki． issn． 1001-3660． 2015． 02． 010
包括 Na2SiO3· 9H2O 和NaOH( 均为分析纯) 。
• 实验方法：打磨试样， 去氧化层，在碱液中浸泡 ， 蒸馏水冲洗。在
基本电解液中微弧氧化。 优化实验电参数。加入石墨颗粒， 在优化后 条件下微弧氧化。
测 MM-200 型 激光共聚焦扫描显微镜(CLSM) ， TD-3000 X 射线衍射仪， 试条件为: 电极在 摩擦磨损试验机，PAＲSTAT-2273 电化学工作站。 0． 5 ～ 1 mol /L 测量项目： 测试膜层厚度 H2SO4 溶液中通过 测试条件为: 负 循环伏安法活化， 荷范围 0 ～ 200 kg， 膜层的表面形貌 扫描范围 1． 0 ～ 试样轴转速 200， 400 试样的三维微观表面形貌 － 1． 0 V， 反复扫 r /min。 微弧氧化膜层的成分及相组成 描直至达到稳定， 扫描速度 50 mV /s。 涂层的耐磨性能
穿通道促进了微弧放电紧致层的形成，石墨的高导电性使得膜层表面平 整光滑，因此膜层的摩擦系数较小。
•
4) 添加浓度适宜的石墨时， 石墨的高导电性提高了微弧氧化反应速率， 使电子通道温度瞬间升高，促进了耐蚀的 α-Al2O3 晶型生成， 同时又保 证了氧化膜紧密层的厚度，所以提升了铝合金的耐蚀性。
参考资料