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采用峰值电流输出模式下脉宽脉数独立可调式微弧氧化电源,研究在不同浓度硅酸钠溶液中铝合金微弧氧化陶瓷层形成及生长过程,探讨微弧氧化起弧所需的必要条件,研究不同能量输出模式下硅酸钠溶液浓度对铝合金微弧氧化陶瓷层形成及生长所需能量和功率的影响,确定不同溶液浓度中最佳能量输出方式。本文采用电化学工作站测定起弧瞬间所得膜层的阻抗值,借助扫描电子显微镜(SEM)观察微弧氧化陶瓷层表面形貌,通过涡流测厚仪测量微弧氧化陶瓷层的厚度。 研究结果表明:峰值电流密度为200A/dm2下铝合金试样在纯水中处理240s电压达到1500V下无起弧现象,膜层表面阻抗值仅为4400Ω;在0.25g/L硅酸钠中通电270s电压达到1217V发生起弧现象,膜层表面阻抗值为1.4×105Ω。相同电参数输出模式下,随着溶液浓度的增加,起弧电压及耗能降低、时间缩短,且膜层起弧阻抗值减小;增加峰值电流及脉宽均可缩短起弧时间,但起弧电压增加及能量增加。膜层阻抗值增加到一定程度发生起弧现象的实质为单位时间脉冲能量及功率的增大,并超过临界起弧脉冲功率。 等电通量微弧氧化起弧实验表明:10g/L溶液浓度中,降低脉宽与脉数增加峰值电流的输出方式耗能更小,即不以增加平均电流为前提而提升峰值电流的起弧方式,其较高的临界起弧功率耗能最小。在0.25g/L、1g/L、4g/L溶液浓度中,减小峰值电流增加脉数的输出方式耗能最小,即以增加脉数减小峰值电流导致低电压的起弧方式耗能更小。 等电通量陶瓷层生长实验表明:增加峰值电流降低脉数及脉宽的输出方式仅在10g/L溶液中制备的微弧氧化膜层厚度高,能量消耗增加;其中低脉数下制备微弧氧化膜层厚度较大,且能量消耗较大。减小峰值电流增加脉冲个数及脉宽的输出方式在0.25g/L溶液中制备的膜层厚度最大,但耗能较小;其中大脉宽下制备微弧氧化膜层厚度较大,但能量消耗减小。