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铝合金微弧氧化陶瓷层的制备及其耐蚀性的研究

作　者: 刘培宇
导　师: 沈德久
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 微弧氧化 工艺参数 铝合金 十二烷基苯磺酸钠 十二烷基硫酸钠 残余应力
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 99次
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内容摘要


本文以提高铝合金的耐腐蚀性为目的,采用微弧氧化方法在铝合金（LY12）表面原位生长出一层陶瓷膜层。陶瓷膜制备的过程中,研究了工艺参数升压速率、电压、时间、溶液浓度对铝合金陶瓷层抗腐蚀性的影响。起始温度,添加剂十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠对陶瓷层抗腐蚀性、相组成、表面形貌及粗糙度的影响。运用电化学分析仪对膜层的抗腐蚀性进行了测试;运用X射线衍射仪对膜层的相组成和残余应力进行了分析;采用SEM和金相显微镜对膜层的表面形貌进行了分析;用表面形貌仪对膜层的粗糙度进行了分析。试验得到了LY12铝合金微弧氧化的最优工艺参数:升压速度为8.5 V/s、电压为323 V、处理时间为45 min、NaOH和NaAlO2浓度分别为2 g/L和10 g/L、起始温度为50℃。在恒压条件下,陶瓷层生成的应力为压应力,前30 min,残余应力和陶瓷层厚度随氧化时间的延长而线性增加,30 min时残余应力最大,达到-643 Mpa,由于微裂痕释放了部分残余应力,处理60 min残余应力降到了-101 MPa。添加剂提高了膜层抗腐蚀性,十二烷基苯磺酸钠为0.08 g/L或者十二烷基硫酸钠为0.03 g/L时抗腐蚀性最好。陶瓷层中存在γ-Al2O3和α-Al2O3。50℃溶液或添加剂的加入都降低了表面粗糙度、孔隙率和孔的深度且50℃溶液提高了α-Al2O3含量。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 选题背景与意义  9-10
  1.2 阀金属的微弧氧化(MAO)  10-12
    1.2.1 微弧氧化的发现  10-11
    1.2.2 阀金属MAO 研究现状  11-12
  1.3 铝及铝合金MAO 研究现状  12-15
    1.3.1 微弧氧化的过程  12-13
    1.3.2 陶瓷膜形成机理  13
    1.3.3 陶瓷膜的性能  13-15
  1.4 微弧氧化技术的应用前景和发展趋势  15-16
  1.5 本文研究的主要内容  16-17
第2章 试验方案及方法  17-25
  2.1 试验材料与试样的制备  17-18
    2.1.1 试验材料  17
    2.1.2 试样的制备  17-18
  2.2 试验装置简介及试验工艺流程  18-21
    2.2.1 微弧氧化试验装置  18-20
    2.2.2 极化曲线设备  20
    2.2.3 微弧氧化工艺流程  20-21
  2.3 试验所需测定方法  21-23
    2.3.1 微弧氧化膜层厚度的测定方法  21
    2.3.2 膜层耐蚀性的测定方法  21
    2.3.3 表面形貌和断面形貌的测定方法  21-22
    2.3.4 表面相组成以及参与应力的测定方法  22-23
    2.3.5 表面粗糙度的测定方法  23
  2.4 试验方案  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 工艺参数对微弧氧化的影响  25-51
  3.1 升压速度对微弧氧化的影响  25-29
    3.1.1 升压速度对膜厚的影响  25-26
    3.1.2 升压速度对电流密度的影响  26-27
    3.1.3 升压速度对溶液温度的影响  27-28
    3.1.4 升压速度对抗腐蚀性的影响  28-29
  3.2 电压对微弧氧化的影响  29-32
    3.2.1 电压对膜厚的影响  29-30
    3.2.2 电压对电流密度的影响  30-31
    3.2.3 电压对抗腐蚀性的影响  31-32
  3.3 时间对微弧氧化的影响  32-40
    3.3.1 时间对膜厚的影响  32-33
    3.3.2 时间对电流密度的影响  33-35
    3.3.3 时间对抗腐蚀性的影响  35
    3.3.4 时间对残余应力的影响  35-40
  3.4 电解液浓度对陶瓷层的影响  40-45
    3.4.1 NaOH 浓度对陶瓷层的影响  40-43
    3.4.2 NaA10_2 浓度对陶瓷层的影响  43-45
  3.5 起始温度对陶瓷层的影响  45-50
    3.5.1 起始温度对膜厚的影响  45-46
    3.5.2 起始温度对电流密度的影响  46
    3.5.3 起始温度对陶瓷层形貌的影响  46-48
    3.5.4 起始温度对抗腐蚀性的影响  48-49
    3.5.5 起始温度对膜层相组成的影响  49-50
  3.6 本章小结  50-51
第4章 添加剂对陶瓷层性能的影响  51-62
  4.1 工艺参数的确定  51
  4.2 添加剂对陶瓷层的影响  51-60
    4.2.1 添加剂浓度对厚度的影响  51-52
    4.2.2 陶瓷膜的表面形貌  52-55
    4.2.3 陶瓷膜的表面粗糙度分析  55-56
    4.2.4 陶瓷膜的断面SEM 和金相形貌  56-58
    4.2.5 添加剂对抗腐蚀性的影响  58-59
    4.2.6 陶瓷膜的X 射线衍射分析  59-60
  4.3 本章小结  60-62
结论  62-63
参考文献  63-68
致谢  68-69
作者简介  69

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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 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术
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