纯铝在硅酸盐电解液中的微弧氧化研究.pdf

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1、质量管理175纯铝在硅酸盐电解液中的微弧氧化研究王凤悦(沈阳工业大学辽宁省辽阳市111003)摘要:在硅酸盐体系电解液中,在纯铝表面制备一层陶瓷层。比较微弧氧化膜厚度在不同溶液浓度中随时间的变化。通过扫描电镜和能谱分析仪分析微弧氧化膜的横截面结构、化学成分以及这些元素在微弧氧化膜截面不同位置的分布。实验结果表明微弧氧化膜的生长速度在不同浓度溶液中不相同,但厚度随时间的变化规律基本相同。从截面结构、化学成分和元素分布的分析可以发现:微弧氧化膜可以明显区分为致密和疏松两层。采用XRD分析陶瓷层的相结构,采用RM—20袖珍式粗糙度仪测量表面粗糙度,发现

2、表面粗糙度随反应时间变化规律和厚度的变化规律基本相同。采用MH-300型显微硬度计测量显微硬度。关键词:铝合金;微弧氧化;粗糙度;显微硬度SEM照片。前言阳极氧化在铝合金表面处理中,不仅可以提供漂亮的外观也可以大大改善铝合金表面性能,如耐蚀性和硬度等。这种阳极氧化是在电压电流曲线的法拉第区进行的,而在非法拉第区(火花放电区、电弧区)将发生氧化膜击穿,导致氧化膜破坏。微弧氧化突破传统阳极氧化的限制,利用电极间施加很高电压时浸在电解液中的电极表面发生微弧放电现象,在铝和钛等金属表面从图1中可以观察出陶瓷层表面是一个个微小的、类似于生成微弧氧化膜,生成

3、的微弧氧化膜与基体结合牢固,结构致“火山锥”状的物质相互结合构成的。每个小的“火山锥”中心都密,具有良好的耐磨损、耐腐蚀、耐高温冲击和绝缘等特性,也有有一个小孔,这个小孔是溶液在与基体反应的通道,在微区弧光人将此技术称为阳极火花沉积或者微等离子体微弧氧化[1~3]。产生时,熔融态的氧化物喷发出的通道。据有关文献报道在这个本文主要研究了不同处理时间、不同的溶液浓度等工艺参电通道内产生高温,使金属熔化产生微合金化,而疏松层中的气数对纯铝微弧氧化过程的影响,并研究了氧化陶瓷层生长过程,孔周围的金属所表现出来的重熔的痕迹则成为了放电通道内产表面形貌和陶瓷

4、层的性能。生高温的有力证据。在微区弧光放电作用下,陶瓷层以小孔为中心,通过生成的氧化物不断熔化,迅速凝固并相互结合而增厚。一、实验方法从图2可以清晰的看出,纯铝氧化陶瓷层由致密层和疏松层组本实验选用片状纯铝,数量16个,规格60mm×40mm×1mm。成。膜层与基体的结合深浅不一,犬牙交错;中间为无明显气孔分成四组,每组四个试样,分别在四种不同的电解液中处理不同和其它缺陷的致密层;致密层外侧是一层疏松层,疏松层中存在的时间。实验用的电解液为Na2SiO3和NaF的混合溶液,实验采许多孔洞及其他缺陷。这些孔洞及缺陷证明了放电通道的存在,用功率为10

5、KW,电压为550V,25A直流脉冲电源的微弧氧化装也是在放电结束后留下的痕迹。置进行微弧氧化处理。实验过程为:实验过程为:试样清洗(丙利用EDS陶瓷层截面元素进行分析。从线扫描的结果中看酮)→温水洗→电解槽中微弧氧化→温水洗→烘干→膜层检测。出:在元素组成上致密层,疏松层区分的很明显。在致密层上主利用TT230数字覆盖层测厚仪测量陶瓷层的厚度,利用要是氧和铝元素,在疏松层上除了有氧和铝元素外还有氟元素,philipsXL301扫描电镜(带EDS分析仪)观察陶瓷层表面形貌及钠元素,硅元素,而且氧元素的含量增加,这说明在微弧氧化过其元素分布。利用D

6、/MAX-RA型X射线仪对陶瓷层的相结构进程中电解液中的电解质也参与反应生成一些含有电解质元素的行分析。利用RM—20袖珍式粗糙度仪测量表面粗糙度。利用化合物。MH-300型显微硬度计测量显微硬度2.微弧氧化表面陶瓷层厚度影响因素的研究对于陶瓷层厚度的研究,分别测量了相同浓度下不同处理二、实验结果及分析时间和相同处理时间不同溶液浓度的陶瓷层厚度。根据实验数1.陶瓷层的微观形貌及相结构据将陶瓷层厚度的变化用折线图表示出来如图3图4所示。图1为纯铝试样经微弧氧化处理后陶瓷层界面形貌SEM照片。图2为纯铝表面试样经微弧氧化处理后的陶瓷层表面形貌(下转第

7、177页)质量管理177理的误差,因为对煤中硫的含量的检测煤中硫含量的精密度就过程,大大提高了整个仪器的可靠性,极大地降低了故障率。从即可。而准确率得到提高。参考文献:结论[1]钱平.用HCS-140A高频红外碳硫仪测定煤中硫含量[J].江苏冶金,2008,36(3):45-46.综上所述,红外测硫仪在测定煤中含硫量方面分析速度快,[2]张颖,谢锋,管洪素等.红外碳硫仪测定煤中硫含量[J].贵州使用便捷,操作简单。其密度和和精确度都非常高并且符合国家科学,2010,28(4):112-114.规定标准。日常生产监督等需要都可满足。它采用的是物理方

8、[3]覃涛,胡浩杰,林星等.红外测硫仪在煤质分析中的应用[J].法,在红外气体传感器中注入硫元素燃烧的SO2,,检验其中的煤质技术,20

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