论文部分内容阅读
为提高铝合金表面的硬度、耐腐蚀性能,兼顾良好机械性能与抗菌性能。本课题结合微弧氧化与化学镀银技术的优点,对6061型铝合金进行微弧氧化-化学镀银复合处理,制备出具有高强度、良好结合性能且高度抗菌的复合膜层。本课题对不同电解液体系中陶瓷膜的生长过程进行系统分析,探讨了电解液复配添加剂及钨酸钠添加剂对膜层特性的影响,并在微弧氧化陶瓷膜的基础上进行化学镀银的工艺研究。采用SEM、EDS、XRD等手段分析了陶瓷膜及复合膜的显微结构、相组成和相成分,研究了膜层的硬度、耐腐蚀性、结合强度及抗菌性能。主要研究结果如下:（一）工艺参数体系（1）微弧氧化电解液最佳工艺参数体系:硅酸钠（18 g/L）、钨酸钠（5 g/L）、乙二胺四乙酸二钠（0.8 g/L）、柠檬酸钠（1 g/L）、氢氧化钠（1 g/L）。（2）化学镀银最佳工艺参数体系:硝酸银（5 g/L）、氢氧化钠（3 g/L）、氨水（45 ml/L）、乙醇（15 ml/L）、酒石酸钾钠（11 g/L）、镀液pH=11.5。（二）陶瓷膜特性（1）陶瓷膜临界击穿电压随电解液浓度的增加逐渐降低,同时起弧所需的能量降低,电流密度对临界击穿电压影响不大,击穿电压与电解液的种类和浓度密切相关。（2）陶瓷膜由致密层和疏松层组成,主要含有α-Al2O3和γ-Al2O3相,疏松层成分主要受电解液组成的影响,而致密层成分与基体材料的合金成分紧密相关。（3）恒流模式下,陶瓷膜的厚度随氧化时间线性增加,膜层生长速率基本不变;恒压模式下,膜层生长速率在氧化前期增长较快,氧化后期逐渐减小,当氧化时间大于5.5 h时,放电非常微弱,陶瓷膜基本停止生长。（4）陶瓷膜具有良好的耐腐蚀性,比铝合金基体的耐腐蚀性提高12.7倍,加入Na2WO4后形成的陶瓷膜比基础电解液中陶瓷膜的耐腐蚀性进一步提高1.61倍。（三）复合膜特性（1）复合膜呈亮白色,膜层平整致密,晶粒细小,同时化学镀银对陶瓷膜表面起到较好的封孔作用,使复合膜具有较好的防护性能。（2）复合膜具有较高的硬度,硬度最大值为1026 HV。复合膜结合强度的最大值可达33.68 MPa,膜层结合牢固。（3）抗菌试验结果显示,对于金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,抑菌环的最大直径分别为25.12 mm、21.56 mm,抗菌效果达到R级,膜层具有高度抗菌性。研究表明,利用微弧氧化-化学镀银对6061型铝合金进行复合处理,是兼顾铝合金机械性能与抗菌性能的切实可行的有效方法,采用该方法可以制备出高效、耐久、安全、结合性能良好的高强度复合抗菌膜。