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氧对铝合金表面处理膜层影响的研究

作　者: 王胜林
导　师: 张鹏
学　校: 北京交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝合金 微弧氧化 表面形貌 耐蚀性能
分类号: TG178
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 21次
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内容摘要


铝合金以其优良的物理、化学及加工性能被广泛应用于航空、航天、交通运输等领域。但其表面硬度低和耐磨耐蚀性差等问题制约了铝合金的应用范围和使用寿命。因此对铝合金进行表面处理来改善其表面性能是十分必要的。微弧氧化术作为一种新兴的、绿色的表面处理技术能够在铝合金表面形成硬度高、耐磨耐蚀性好的氧化物保护层而被广泛采用。本文以LY12铝合金为研究对象,将微弧氧化处理与等离子体烧结相结合,提出大浓度、低交流电压、喷氧微弧氧化技术,能够快速制备出致密性良好的微弧氧化膜层,解决了传统微弧氧化存在的“处理时间长、膜层表面放电孔洞大”的问题,重点探讨外加氧气对膜层性能的影响；采用SEM、XRD等分析手段观察膜层表面形貌,研究其物相组成；利用极化曲线分析了膜层的耐腐蚀性能。主要研究内容及成果如下：在大浓度、低交流电压条件下,研究工艺参数与膜层厚度之间关系后发现,处理液浓度、输出电压值、氧化时间、处理液温度与膜层厚度之间存在非线性关系；SEM分析发现膜层外侧存在严重沙化现象。在大浓度、低交流电压的基础上,向处理液中喷入氧气后发现,氧气与膜层厚度之间同样存在非线性关系；扫描电镜图像显示,喷氧后膜层表面沙化现象得以改善,膜层主要由致密层构成。极化曲线显示,膜层耐蚀性与膜层厚度呈正比,即膜层越厚其耐蚀性能也就越好；喷氧处理膜层的耐蚀性能明显优于未经喷氧处理的膜层,说明致密层厚度在提高膜层耐蚀性能方面发挥重要作用。此外,XRD分析发现,喷氧处理对于膜层物相组成没有较大改变。本研究可在15min内制备出致密层厚度为30μm的LY12铝合金微弧氧化膜层,极化曲线证实该膜层耐蚀性能较好。这为铝合金快速表面处理、改善耐蚀性能奠定了基础。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 绪论  11-30
  1.1 铝及其合金的特性与发展现状  11-14
    1.1.1 铝及其合金的性能  11-12
    1.1.2 铝及其合金的发展现状  12-14
  1.2 铝及其合金的腐蚀及防护  14-19
    1.2.1 铝及其合金的主要腐蚀方式  14-15
    1.2.2 提高铝合金自身耐蚀性方法  15-16
    1.2.3 铝及其合金的表面处理方法  16-19
  1.3 微弧氧化技术  19-28
    1.3.1 微弧氧化发展历程  20-21
    1.3.2 微弧氧化膜层生长过程  21-22
    1.3.3 微弧氧化机理研究  22-25
    1.3.4 微弧氧化工艺特点及应用  25-27
    1.3.5 微弧氧化存在问题及发展方向  27-28
  1.4 本课题主要研究意义  28-29
  1.5 本课题主要研究内容  29-30
2 实验材料及研究方法  30-36
  2.1 实验材料及试样制备  30-31
    2.1.1 LY12合金  30-31
    2.1.2 实验试剂  31
    2.1.3 试样制备  31
  2.2 喷氧微弧氧化实验装置  31-33
    2.2.1 喷氧设备  31-32
    2.2.2 微弧氧化设备  32-33
  2.3 实验流程  33-34
    2.3.1 试样前处理  33
    2.3.2 配制处理液  33
    2.3.3 喷氧微弧氧化  33-34
  2.4 膜层形貌及性能分析  34-35
    2.4.1 表面及截面形貌分析  34
    2.4.2 膜层物相组成分析  34
    2.4.3 膜层耐蚀性能研究  34-35
  2.5 课题工艺流程  35-36
3 工艺参数对锅合金微弧氧化膜层影响的研究  36-57
  3.1 微弧氧化膜层制备条件  36-41
    3.1.1 电源模式  37
    3.1.2 电解液  37-38
    3.1.3 等离子体  38-39
    3.1.4 实验设计及数据分析  39-41
  3.2 LY12微弧氧化膜层结构与相组成  41-43
    3.2.1 LY12微弧氧化膜层结构  41-42
    3.2.2 LY12微弧氧化膜层的相组成  42-43
  3.3 工艺参数对LY12微弧氧化膜层的影响  43-53
    3.3.1 KF浓度对膜层厚度的影响  43-45
    3.3.2 KOH浓度对膜层厚度的影响  45-47
    3.3.3 NaAlO_2浓度对膜层生长特性的影响  47-48
    3.3.4 输出电压值对膜层厚度的影响  48-50
    3.3.5 处理时间对膜层生长特性的影响  50-52
    3.3.6 处理液温度对膜层厚度的影响  52-53
  3.4 LY12微弧氧化膜层的腐蚀性能  53-55
  3.5 本章小结  55-57
4 氧对铝合金微弧氧化膜层的影响  57-68
  4.1 喷氧微弧氧化的原理  57-58
  4.2 喷氧微弧氧化膜层结构  58-59
  4.3 氧气喷入量对膜层厚度的影响  59-61
  4.4 喷氧微弧氧化膜层的耐蚀性  61-67
    4.4.1 喷氧前后膜层耐蚀性能研究  61-62
    4.4.2 致密层厚度与耐蚀性关系  62-64
    4.4.3 喷氧量与膜层耐蚀性的关系  64-67
  4.5 本章小结  67-68
5 结论  68-69
参考文献  69-73
作者简历  73-75
学位论文数据集  75

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 各种金属及合金的腐蚀、防腐与表面处理
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