论文部分内容阅读
ZAlSi12Cu2Mg1铝合金为铝硅镁锰多元合金,具有铸造性能良好,热膨胀系数小、耐热性能好等优点而被广泛应用。但是此合金易形成集中缩孔,耐磨性和硬度较差,不能直接用作摩擦零件。采用微弧氧化表面处理技术可在其表面形成一层均匀致密的Al2O3陶瓷膜,提高合金各项性能,扩大应用范围。常用硅酸盐电解液的突出问题是Na2SiO3加入量的增加导致膜层生长速率增加,膜层表面粗糙,质量下降。因此研究出一种新的电解液配方具有重要意义和实用价值。本文采用WHD-30型微弧氧化电源在NaOH-mSiO2·nH2O电解液体系下对ZAlSi12Cu2Mg1合金进行微弧氧化。通过分析不同mSiO2nH2O含量时所获陶瓷膜特性来确定NaOH-mSiO2·nH2O体系下基础电解液中各组分含量。调整基础电解液中工艺参数获得了具有不同特性的陶瓷膜,采用性能测试和组织测试分析膜层特性随工艺参数变化的规律。研究结果表明,在NaOH-mSiO2·nH2O体系下的电解液中,当mSiO2nH2O含量由0.5g/L增加到2.5g/L时,微弧氧化膜层厚度逐渐增加,致密性增强。在组成是mSiO2nH2O2.0g/L+NaOH2.75g/L+Na2EDTA2.0g/L的电解液中,在420V/120V正/负向电压,电源频率100Hz的条件下氧化15min所获膜层表面球形颗粒生长完全、尺寸均匀,堆积紧密。XRD结果显示,膜层的主要相组成是莫来石相(Mullite)、γ-Al2O3相和晶型结构是斜方六面体的Al2O3(Rhombohedral)相,膜层致密性较好没有检测到Al相和Si相的衍射峰。在上述电解液中,研究正向电压、负向电压和电源频率对膜层特性的影响。结果显示,负向电压是120V,正向电压由390V增加到430V时,膜层厚度变化不明显,表面颗粒平均尺寸略有增加。正向电压是420V,负向电压由60V到140V变化时,膜层厚度逐渐增大,表面颗粒数量增加,尺寸增大,孔洞直径减小数量增多。随着电源频率的增加,膜层厚度逐渐下降但膜层质量逐渐变好。膜层主要相组成仍是莫来石相(Mullite)、γ-Al2O3相和晶型结构是斜方六面体的Al2O3相(Rhombohedral)。