鋁、鎂合金微弧氧化過(guò)程中升壓速率的影響以及電壓差異現(xiàn)象研究.pdf

1、本文利用自制WH-1A型微弧氧化電源裝置對(duì)6061鋁合金及AZ31鎂合金試樣進(jìn)行了微弧氧化表面處理。在微弧氧化過(guò)程中利用該裝置對(duì)電壓操作的便利性，于恒壓前引入恒速升壓階段，研究了升壓速率對(duì)6061鋁合金微弧氧化陶瓷層的影響，包括升壓速率對(duì)表面形貌、斷面形貌、相組成、元素分布、電化學(xué)阻抗等特性的影響。在研究升壓速率影響的同時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新奇的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：實(shí)際施加的微弧氧化電壓和模擬施加的電壓之間存在顯著的差異性。為了研究該現(xiàn)象的普遍性，本文在

2、6061鋁合金和AZ31鎂合金上分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，同時(shí)引入不同濃度的六偏磷酸鈉改變陶瓷層生長(zhǎng)狀態(tài)，研究陶瓷層生長(zhǎng)狀態(tài)與電壓差異現(xiàn)象的關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明：在恒壓模式前引入升壓階段會(huì)在微弧氧化初期產(chǎn)生相對(duì)較高的安全電流密度，這種電流密度對(duì)微弧氧化初期的膜層以及電源都有保護(hù)作用；隨著升壓速率的提高，微弧氧化過(guò)程中的電流最大值不斷的增加，較高的升壓速率對(duì)應(yīng)陶瓷層表面優(yōu)先出現(xiàn)熔融顆粒狀組織；隨著升壓速率的提高外層疏松層會(huì)產(chǎn)生貫穿型孔洞，

3、極大的降低了外層膜層的耐腐蝕性能；隨著升壓速率的提高，基體上的鋁元素大量流出到電解液中導(dǎo)致膜層中的鋁含量降低，同時(shí)陶瓷層中的O、P、Si等元素含量呈上升趨勢(shì)；恒速升壓-恒壓模式下對(duì)應(yīng)的陶瓷層中不存在α-Al2O3相，因?yàn)樵诖四Ｊ较绿沾蓪觾?nèi)部溫度無(wú)法達(dá)到α-Al2O3相的相轉(zhuǎn)變溫度；升壓速率的提高促進(jìn)了微弧氧化進(jìn)程，但所得陶瓷層致密性和耐蝕性隨升壓速率的升高而降低。微弧氧化過(guò)程中伴隨出現(xiàn)電壓差異現(xiàn)象，即輸入電壓與輸出電壓不一致現(xiàn)象，這種現(xiàn)

4、象不受基體條件限制，這種差異性與陶瓷層的微觀結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)而與陶瓷層的生長(zhǎng)狀況密切相關(guān)，當(dāng)無(wú)法成膜或者隨著實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)增加至陶瓷層不再增厚時(shí)，輸出電壓與輸入電壓表現(xiàn)出同一性；在恒速升壓-恒壓模式中加入六偏磷酸鈉改變陶瓷層生長(zhǎng)狀態(tài)時(shí)，微弧氧化快速進(jìn)行的膜層相對(duì)應(yīng)的輸出電壓受到的抑制相對(duì)較小，同時(shí)當(dāng)輸出電壓超出輸入電壓時(shí)，微弧氧化進(jìn)程較快的試樣對(duì)應(yīng)輸出電壓超出輸入電壓更多；當(dāng)試樣在恒速升壓-恒壓模式下進(jìn)行微弧氧化的初期成膜正常，而后觀察不到放電現(xiàn)

5、象后，此時(shí)輸出電壓無(wú)法超出輸入電壓并一直低于輸入電壓直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束；當(dāng)陶瓷層在初期成膜正常而后發(fā)生燒蝕時(shí)，陶瓷層的生長(zhǎng)狀態(tài)發(fā)生劇烈改變，此時(shí)燒蝕過(guò)程中膜層生長(zhǎng)速率低于膜層被火花破壞速率，輸出電壓超出輸入電壓的值不會(huì)太大；當(dāng)微弧氧化膜層在試樣表面大范圍生長(zhǎng)時(shí)，輸出電壓會(huì)在放電穩(wěn)定后超出輸出電壓很多，然而當(dāng)在穩(wěn)定過(guò)程中出現(xiàn)了陶瓷層由大范圍向區(qū)域過(guò)度時(shí)，輸出電壓會(huì)迅速降低，直至區(qū)域過(guò)度完畢，放電火花在區(qū)域中逐漸穩(wěn)定后，發(fā)生偽燒蝕現(xiàn)象，使得輸出電