ZLSi7Cu2Mg合金微弧氧化工艺的研究

作者:姬磊;刘洪斌;党惊知 刊名:热加工工艺 上传者:刘秀海

【摘要】针对ZLSi7Cu2Mg合金进行微弧氧化,研究了不同阶段膜层的生长速度以及各工艺参数对膜厚的影响。采用恒流电源,实验过程中以电流、脉数、脉宽及氧化时间作为影响因素。结果表明,起初氧化膜生长速度很快,随氧化进行,生长速度逐渐下降,最后趋于平衡。在所有参数中,电流对于氧化膜最终厚度的影响最为明显。

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随着现代工业及科学技术的发展,人们对材料的要求越来越高。铝及其合金因具有质轻、耐蚀性好、塑性大及易加工成型等诸多优点,在适用性上已成为仅次于钢铁的第二大材料。目前,铝及其合金已被广泛应用于航天航空、机械制造、电子及建筑业领域[1-3]。但铝合金硬度低,耐磨性、耐蚀性和耐热性差,无法达到材料表面保护性要求,作为一种极具潜力的表面处理方法,微弧氧化工艺为解决这一问题提供了有效途径。微弧氧化技术是一种依靠等离子体进行电解沉积的技术,是一种在含有某些特殊电解质的电解液中通过高压、高电流、瞬间高温的放电处理和电化学氧化反应的共同作用,在A1、Mg和Ti等有色金属及其合金表面生长一层陶瓷层,且该陶瓷层具有致密性好、硬度高、耐腐蚀性好等诸多优点[4-7]。本文研究了ZLSi7Cu2Mg合金的微弧氧化 1试验材料及方法试验材料为自制ZLSi7Cu2Mg合金,其化学成分见表1。表1试验铝合金的化学成分(质量分数,%)Tab.1 Chemical composition of experiment aluminumalloy(wt%)Si Cu Mg Mn Ti Zr Fe Al7.36 1.65 0.44 0.14 0.15 0.1 0.05余量微弧氧化前通过线切割将试样切割成26 mm×48 mm×4 mm的片状,切割完成后,用钻床在试样的一端钻M6的螺纹孔,以便将试样固定于夹具上。本次试验采用恒流氧化方式,试验电源为北京金弧绿保科技开发公司的JHMAO-200型微弧氧化电源,微弧氧化试验装置主要由电源控制系统、电解槽部分和搅拌冷却系统组成。微弧氧化前将试样依次用800#、1500#、2000#的砂纸打磨,去离子水清洗,氢氧化钠溶液除油,酒精漂洗,冷风吹干。电解液采用硅酸钠体系电解液,标准电解液配方为:硅酸钠12 g/L、KF10 g/L、丙三醇12 m L/L,在配制过程中,使用Na OH将电解液的p H值控制在9~12。在氧化过程中,将工件连接在阳极,不锈钢板连接在阴极,微弧氧化过程中电解液温度保持在30℃左右。 试验采用正交试验方法,以电流、脉数、脉宽、氧到平衡时,氧化膜厚度基本不变,使得外加电压值趋化时间作为影响因素,每个因素赋予三个水平,构成于平稳。L9(34)正交试验。具体因素水平表见表2。2.2膜层厚度与各影响因素的关系表2正交试验工艺参数因素水平表通过观察试验过程中试样表面状态发现,试样Tab.2 Factors and level table of orthogonal test的起弧电压集中在280V左右,试验结束后测量膜影响因素A电流/A B脉数/个C脉宽/μs D氧化时间/min层厚度并进行直观分析和极差分析,结果如表3所1 1 400 300 20示。对试验结果进行分析可看出,试样8所得到的膜2 2 500 400 303 3 600 500 40层最厚,其对应的水平因素为A3B2C1D3。本试验主要研究微弧氧化工艺参数与膜层厚度的关系,由极在试验过程中,观察试样表面的状态,在起弧之差分析结果可看出,各个因素对膜厚的影响主次顺后每隔5min记录下电压变化。试验完成后在每个序为A>D>B>C,即电流对膜层厚度的影响最大,且试样的正反面各取3个点共6个点进行厚度测量,明显大于其他因素,对厚度影响最小的是脉宽。膜层然后取平均值作为最后的结果。本次试验主要以膜厚度随电流和氧化时间的增大而增大,在电流3 A层厚度作为主要指标,同时以膜层表面粗糙度作为和氧化时间40min时取得最大值。参考指标。表3正交试验厚度测量结果及分析Tab.3 Thic

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