毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

文献综述

电流对铝合金表面微弧氧化陶瓷层结构及耐蚀性的影响

铝合金在工业生产中有着非常广泛的应用，但其耐磨性和强度比较差[1]。研究发现提高铝合金的耐磨性和耐蚀性的有效方法之一就是对其进行表面改性，如电镀，阳极氧化处理，PVD及PVC等方法[2]。微弧氧化（MAO）源于传统的阳极氧化技术，目前，越来越多的人应用这种技术对轻金属进行表面处理，从而提高它的耐蚀性和耐磨性[3]。微弧氧化膜的质量可以通过电解液成分，温度，作用时间及电压，阳极电流密度和电流频率等参数来进行控制[4]。通常，电流频率是影响薄膜微观结构及性质最重要的一个参数。研究表明，在铝合金表面形成的微弧氧化陶瓷膜存在微孔，且摩擦因子较高[5]。曾有报道通过向电解液中添加SiO2纳米粉的方式在钛合金表面制备出SiO2-TiO2复合微弧氧化陶瓷膜[6]。在本实验中，通过向电解液中添加SiC的方式来提高铝合金表面微弧氧化陶瓷膜的耐磨性。同时，分析了电流频率对铝合金表面分和微弧氧化陶瓷膜组织和耐磨性的影响。

随着科技的进步和发展，一般的铝合金材料的表面性能难以满足各方面的技术要求。近年来，铝合金表面陶瓷化技术倍受人们关注，即以铝合金材料为基体，采用有效手段在其表面制备陶瓷膜层，使其与陶瓷材料互相复合，取长补短，制备出既有金属强度和韧性，又有陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合材料，因而表面陶瓷化技术的研究日益广泛。常用的铝合金表面改性技术有溶胶#8212;凝胶、稀土转化膜、激光熔覆、阳极氧化、等离子微弧氧化等，有关这些方法的研究均取得了较大成就。等离子微弧氧化是一种在轻合金表面通过微等离子体放电，进行复杂的电化学、等离子化学和热化学过程原位生长氧化物陶瓷膜层的新技术。利用此项技术形成的表面膜层与基体的结合力强、硬度高，耐磨性、耐蚀性、抗热震性高，膜层电绝缘性好、击穿电压高[7]。

杜军[8]等采用非对称方波输出模式的恒流交流电源，利用微弧氧化方法在铝合金表面沉积Al2O3陶瓷膜，考察了微弧氧化工艺参数（电流密度、处理时间）对膜层微观结构和耐蚀性的影响．结果表明：工艺参数对膜层组织结构和性能的影响存在较佳的范围，即氧化时间为15#8212;20min，电流密度在20A／dm^2左右；氧化时间过短时，试样表面存在陶瓷膜未完全覆盖的区域，而当电流密度过大时，膜层表面将会出现大量的显微裂纹，导致膜层性能大幅度降低；在恒流非对称方波输出模式下，工艺参数对膜层的相组成影响不大，微弧氧化膜层由晶态Al2O3和非晶态Al2O3组成。

张欣宇[9]等在钛盐溶液中，采用交流电沉积方法，在铝阳极氧化膜表面制备了TiO2薄膜。利用XRD、OM、SEM、EDS和XPS分析了该复合薄膜的结构、表面形貌及表面元素的组成和分布，并通过紫外光照下甲基橙溶液的光催化降解反应分析了薄膜的光催化活性。结果表明：该复合薄膜主要为非晶态，同时含有极少量的锐钛矿和金红石结构;薄膜表面主要由Al、O和Ti三种元素构成;电沉积过程中，氧化铝部分溶解，得到的TiO2分散地分布于氧化铝表面;该复合薄膜具有一定的光催化活性。

薛文斌[10]等利用等离子体微弧放电沉积方法在LY12铝合金表面获得230μm厚的陶瓷膜，并测量不同膜深度及磨损时间下摩擦学特性，结果表明，LY12合金经微弧氧化表面处理后抗磨损性能提高了3个数量级，该陶瓷膜与碳化钨球干摩擦条件下，磨损率最小可达3．29#215;10^-7mm^3#183;N^-1#183;m^-1，摩擦过程中，部分碳化钨转移到氧化膜上，呈现粘着磨损特征，降低了磨损率。

铝合金微弧氧化膜具有硬度大、耐蚀性好、电绝缘性好等特点，可用于耐磨、耐蚀的零部件，在航空、航天、造船、潜艇等诸多领域有广阔的应用前景。在微弧氧化的电参数中，脉冲占空比决定了单脉冲的放电时间，对微弧氧化膜的形成、组织结构和性能有着重要的影响。对占空比的调节，可相应地改变铝合金表面电弧放电特性，因而改变所获得膜层的微观结构和性能。目前，占空比对铝合金微弧氧化膜层生长的影响，大多集中在阳极脉冲占空比的研究，未考虑阳极脉冲占空比与阴极脉冲占空比关联性对膜层结构和性能的影响。为了系统研究双极性脉冲电源的阴极占空比与阳极占空比的比值对6061铝合金微弧氧化陶瓷膜层的组成、结构、形貌及耐蚀性的影响，设计了在恒流模式(阴、阳极电流密度分别为15A/dm2)、脉冲频率为300Hz的条件下，不同阴、阳极占空比形式对6061铝合金微弧氧化的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)观察了MAO陶瓷膜层的组织、结构及表面形貌，研究了阴、阳极占空比对膜层生长、组成、结构、形貌及耐蚀性能的影响[11] 。

李颂[12]等研究了微弧氧化处理中电源频率对铸铝合金微弧氧化陶瓷层的影响。发现频率也是影响微弧氧化陶瓷层厚度及表面粗糙度的因素之一。试验结果表明:陶瓷层厚度及表面粗糙度均是先随频率的升高而增加，而后又随频率升高而减小。在微弧氧化后期在增加电源频率的同时，适当降低占空比，可以获得表面质量好并具有一定厚度的陶瓷层。