低能耗鋁合金微弧氧化技術(shù)研究.pdf

1、本論文是以如何實(shí)現(xiàn)低能耗為目的的一系列微弧氧化試驗(yàn)研究，選取硅酸鈉和氫氧化鉀為基礎(chǔ)電解液，方波脈沖直流電源為試驗(yàn)電源。首先，利用正交化試驗(yàn)方法優(yōu)化添加劑的比例，并從能耗的角度進(jìn)一步優(yōu)化電參數(shù)；其次，通過虛擬儀器技術(shù)對(duì)電源波形進(jìn)行檢測(cè)和存儲(chǔ)，從波形延遲的角度研究膜層生長情況和電解液的電容效應(yīng)，進(jìn)而研究微弧氧化試驗(yàn)的單位能耗和成膜速率；最后，對(duì)微弧氧化陶瓷膜的表面性能進(jìn)行分析。 設(shè)定基礎(chǔ)電解液的濃度為硅酸鈉(5g/L)、氫氧化鉀(1

2、～2g/L)，綜合考慮膜層性能和單位能耗，優(yōu)化后的添加劑濃度分別為酒石酸鈉(2g/L)、鎢酸鈉(4g/L)、EDTA(2g/L)、檸檬酸鈉(3g/L)；在該濃度下的電解液，電源頻率400 Hz、占空比1/20為最佳組合；試驗(yàn)過程中始終將電流密度控制在2 A/dm2左右。 電源波形的延遲說明整個(gè)回路中存在著電容效應(yīng)，但它并不是真正的電容。該電容可用雙層電容來描述，由陶瓷膜和析出的氣體共同充當(dāng)電解質(zhì)。它的存在導(dǎo)致了電源波形的延遲，波

3、形的延遲在一定程度上改善了陶瓷膜的表面性能，但同時(shí)它也增加了微弧氧化試驗(yàn)的單位能耗以及降低了它的成膜速率。 對(duì)影響單位能耗的因素進(jìn)行分析后得出：氧化時(shí)間50 min較為合適，此時(shí)單位能耗較低；溫度低于50℃比較好，此時(shí)的單位能耗可降低到3.8 kW·h/m2·um。對(duì)影響成膜速率的因素進(jìn)行分析后得出：氧化時(shí)間50 min較為合適，此時(shí)不但成膜速率較大，而且膜層性能比較好；溫度為50℃左右較為合適，此時(shí)的成膜速率可最高達(dá)到0.88