论文部分内容阅读
为提高7075铝合金的耐磨耐蚀性能，采用微弧氧化技术在铝合金基体上原位生长出氧化铝陶瓷膜。本课题采用 SEM，XRD，EDS，电化学工作站等方法分析了阳极电流密度、阴阳极电流密度比和两种电解液添加剂对陶瓷膜的微观结构、物相组成、元素成分和电化学腐蚀特性的影响，进而优化工艺参数，制备出综合性能表征最佳的陶瓷膜。最后采用高速往复式摩擦磨损试验机研究了陶瓷膜的干滑动摩擦特性，采用销-盘式摩擦磨损试验机研究了陶瓷膜在纯水和质量分数3.5％的 NaCl溶液介质中的湿滑动摩擦特性，探讨了陶瓷膜在盐水介质中的腐蚀与磨损交互作用，得到的主要结论如下： （1）阳极电流密度是微弧氧化膜生长的主要动力，其厚度随Ja的增大而增大，受 Jc/Ja的影响很小。当Ja≥8 A/dm2时，增大 Jc/Ja对陶瓷膜生长有一定的促进作用。当Ja=12A/dm2， Jc/Ja=0.8时，所制备陶瓷膜的厚度最厚，硬度最高，耐蚀性最好，致密性最佳。 （2）电解液中加入Ce(NO3)3添加剂可显著促进膜层增厚，改善膜层的致密性，提高其硬度和耐磨性，当Ce(NO3)3浓度为0.12g/L时，制备的微弧氧化膜层耐磨性最佳。 （3）电解液中加入H2O2添加剂可显著提高膜层的生长速率，促进膜层增厚，当H2O2浓度为6ml/L时，所得膜层致密性更好，硬度最高，表明向电解中添加适宜浓度的H2O2也能显著改善膜层的质量。 （4）在室温空气介质中，对偶件为Φ5mm GCr15钢球，7075铝合金的摩擦系数在0.8~2，陶瓷膜的摩擦系数在0.4~0.65，陶瓷膜的相对耐磨性是铝基体的4倍以上。载荷对陶瓷膜摩擦系数的影响比滑动速度更为显著。随着载荷和转速的增加，陶瓷膜的磨损机制为典型的磨粒磨损机制，局部区域表现为氧化磨损和粘着磨损。 （5）纯水介质中，对偶件为Φ4.8mm GCr15钢销，陶瓷膜的摩擦系数处在0.2~0.35，相比在空气介质中其摩擦系数显著降低。陶瓷膜的相对耐磨性是GCr15钢的14倍以上，其耐磨性远优于GCr15钢。陶瓷膜主要磨损机制为磨粒磨损，局部区域发生对偶件GCr15钢材料的转移，有可能发生粘着磨损。 （6）在质量分数3.5%的NaCl介质中，陶瓷膜的失重很小，主要由纯机械磨损造成，纯腐蚀失重所占比列极小，可忽略，但交互作用失重占比16.2%~30%，其作用不可忽略，陶瓷膜的腐蚀与磨损呈典型的“正交互作用”。随载荷和速度的增加， Cl-加速磨损，陶瓷膜的流失机制由轻度犁削和塑性变形向腐蚀疲劳促进的脆性剥落转变。