微弧氧化工艺及其成膜机理研究

• 作 者: 王军华
• 出 处: 昆明理工大学
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 微弧氧化 陶瓷膜 脉冲频率 占空比 脉冲能量

本论文利用实验室自行研制的20kW大功率微弧氧化专用设备,较为系统地探索研究了微弧氧化过程中不同影响因素对铝、钛合金氧化陶瓷膜成膜行为、氧化陶瓷膜厚度、表面显微硬度、表面及截面形貌特征、膜层微观结构及相成分等方面的影响机制。在此基础上,重点探索研究了正负脉冲电流比以及单脉冲放电能量对铝、钛合金微弧氧化过程及膜层性能的影响机制。对于不同基体金属,由于微弧氧化火花放电击穿机理以及成膜行为大同小异,所以各工艺参数对成膜行为以及膜层性能的影响规律有相似的变化趋势。本论文在论文撰写过程中,为避免结构重复,故分别对铝、钛合金微弧氧化在正负脉冲电流比和单脉冲放电能量的影响规律方面进行探索研究、分析讨论。实验表明：1.正负脉冲电流比越小,整体膜厚越小,向内生长部分厚度越大,向外生长部分厚度越小,致密层在整个膜厚中所占的比例越大；氧化陶瓷膜表面粗糙度值越小,表面显微硬度越大；但正负脉冲电流比过小,极易在氧化陶瓷膜表面出现局部点蚀现象,极大地破坏膜层的耐蚀性和整体性能。2.单脉冲放电能量的大小决定氧化陶瓷膜性能的优劣；单脉冲放电能量越大,氧化陶瓷膜成膜速率越高,膜层越厚；膜层表面形貌越不平整,粗糙度值越大；而膜层表面显微硬度值则随着单脉冲能量的增大呈先增大后减小的变化趋势。3.针对钛合金提出“小脉宽,大脉间”的微弧氧化放电参数设计主导思想。为兼顾成膜效率和膜层性能,特提出钛合金微弧氧化“小占空比、低脉冲频率”的工艺参数优化原则。