工艺参数及Ce(NO3)3对2A12铝合金微弧氧化膜形貌及性能的影响

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nini907194627
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2 A12铝合金具有密度小、熔点低、容易加工成型、一定的强度和耐磨性好等优点,被广泛应用于军事、航空航天等领域,但它表面硬度较低,耐腐蚀性能较差,使其应用受到一定的制约。采用微弧氧化技术在铝合金表面原位自生生成陶瓷膜层,可以提高其表面质量及性能,扩大应用范围。本文使用自制微弧氧化设备,在恒压模式下,采用控制变量法,在组成为10 g/L Na2Si O3、2 g/L Na OH、1 g/L EDTA-2Na的基础电解液中,研究输入电压、脉冲频率及占空比对微弧氧化膜层形貌及性能的影响,并确定最优参数,在此参数下向基础电解液中加入不同浓度的Ce(NO33添加剂,研究其浓度变化对膜层形貌及性能的影响。结果表明:2A12铝合金微弧氧化膜层主要成分为Al2O3,膜层表面为典型的疏松多孔的“火山口”形貌,孔洞大小不一,且周围有较多烧结颗粒。随着输入电压的升高,膜层厚度逐渐增大,膜层表面孔洞先增多后减少,Al2O3相增多,硬度先升高后降低,耐蚀性先增强后减弱,当输入电压为440 V时,膜层综合质量最好,膜厚为24.0μm,硬度为335.4 HV,自腐蚀电位为-0.5548V,自腐蚀电流为0.275μA;随着脉冲频率的升高,膜层厚度逐渐减小,膜层表面孔洞逐渐增多,表面逐渐平整,Al2O3相减少,硬度先升高后降低,耐蚀性先增强后减弱,当脉冲频率为200 Hz时,膜层综合质量最好,膜厚为20.2μm,硬度为340.0 HV,自腐蚀电位为-0.5179 V,自腐蚀电流为0.166μA;随着占空比的升高,膜层厚度逐渐增大,膜层表面孔洞先增多后减少,“蠕虫状”沟壑越来越多,Al2O3相增多,硬度先升高后降低,耐蚀性先增强后减弱,当占空比为30%时,膜层综合质量最好,膜厚为27.0μm,硬度值为355.4 HV,自腐蚀电位为-0.5085 V,自腐蚀电流为0.129μA。Ce(NO33添加剂通过提高电解液电导率及促进基体表面微弧氧化过程,提高膜层表面质量。随着Ce(NO33浓度的增加,膜层厚度先增大后减小,膜层表面孔洞先增多后减少,膜层的物相组成为Al相、Al2O3相,未出现稀土相,硬度先增大后减小,耐蚀性先增强后减弱。当Ce(NO33浓度为0.20 g/L时,膜厚为34.6μm,Al2O3相较多,硬度为388.9 HV,自腐蚀电位为-0.4868 V,自腐蚀电流为0.058μA。综上所述,加入Ce(NO33添加剂后所得膜层质量较基础电解液中膜层质量有较大提升,当添加剂浓度为0.20 g/L时,膜层综合质量最好。
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