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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
微弧氧化技术能够在铝、镁等合金表面获得具有优良物理化学性能的氧化膜，但是该技术存在能耗高、成膜效率低等缺点。微弧氧化过程中基体熔融物和溶液组分进入放电通道，发生一系列的等离子物理化学反应——这一过程被认为是形成微弧氧化膜的关键步骤，决定了氧化膜的成分和结构。微弧氧化溶液的组成对成膜速率、膜层结构及性能都起着决定性的作用。因此，开发新型的微弧溶液及添加剂提高成膜效率、改善膜层结构、提高膜层性能对促进微弧氧化技术的应用具有重要的意义。本文针对适用于铝合金、镁合金微弧氧化处理溶液展开研究。首先，对铝合金微弧氧化溶液的组成和电参数进行优化；其次，在优化后溶液组分基础上将预先制备好的钛溶胶和锆溶胶分别加入到溶液中，研究溶胶含量对膜层及基材力学性能的影响，探讨了溶胶对铝合金微弧氧化的影响机制；最后，利用Zr4+和Ti4+容易发生水解生成Zr(OH)4和Ti(OH)4胶体粒子的特点，通过微弧氧化溶液组分的设计，将水溶性锆酸盐和钛酸盐引入，利用各组分之间的相互作用，在铝合金和镁合金的微弧氧化溶液中原位生成钛或锆溶胶粒子，探讨了原位产生的溶胶粒子对铝合金和镁合金微弧氧化过程、膜层结构及性能的影响。通过正交试验得到了优化的微弧氧化溶液组成为：Na2SiO3 30 g/L，(NaPO3)6 20 g/L，NaOH 8 g/L，BH-2 10 g/L，BH-1 2 g/L，Na2EDTA 2 g/L；电参数为：电流密度10 A/dm2，频率200Hz，占空比15%；随着氧化电压的增加，氧化膜厚度增加，膜层显微硬度增加，疏松层厚度的增加致使膜层的耐磨性降低。随着电流密度的增加，微弧氧化膜的厚度及硬度均增加，疏松层厚度增加使膜层的耐磨性变差。由于溶胶粒子在溶液中表面吸附有负电荷，在微弧氧化过程中向阳极迁移，在阳极表面吸附和聚集，加快了初期电压的增加速度，并且能够进入放电火花形成的放电通道，参与氧化成膜反应，成为膜层的组成物。在含钛溶胶的溶液中制备的膜层中含有以Al2TiO5和TiO相出现的Ti元素，获得的氧化膜层的颜色随氧化时间增加由灰色变为黑色，并且膜层的厚度及Ti在膜层中的含量随着钛溶胶加入量的增加而增加；微弧氧化膜表面的孔洞直径和数量也由于钛溶胶的加入而增加；在钛溶胶含量为6.0 vol.%时，获得的氧化膜层耐磨性和耐腐蚀性优异，但是微弧氧化处理降低了基材的抗拉强度和疲劳性能。在含锆溶胶的溶液中制备的氧化膜层含有Zr，且以纳米t-ZrO2形式存在，锆溶胶含量为10.0 vol.%时氧化成膜速度明显提高。以锆酸盐和钛酸盐形式加入的氧化溶液中，通过生成的锆、钛溶胶粒子使铝合金微弧氧化成膜速度明显增加，影响膜层的形貌、成分、相组成及性能。含有锆酸盐的溶液中由于水解产生了锆溶胶粒子，并且溶胶粒子参与氧化成膜，膜层中出现了t-ZrO2纳米颗粒，使膜层的致密性和耐磨性得到了明显的提高，但是降低了基材的抗拉强度和疲劳性能；在含有钛酸盐的溶液中能够得到黑色的微弧氧化膜，在膜层中检测到了Ti元素的存在；钛酸盐的加入使膜层中α-Al2O3含量增加，提高了膜层的耐腐蚀性和耐磨性。锆酸盐和钛酸盐水解产生的溶胶粒子增加了成膜速度、改善膜层结构，另外它们提供的阴离子有利于膜层致密度的提高。在镁合金磷酸盐体系的微弧氧化溶液中加入钛酸盐，考察了其含量对微弧氧化膜的形貌、结构和性能的影响。随着钛酸盐含量的增加，成膜速度增加，表面Ti和F的含量增加，膜层中出现Mg2TiO4、Mg2PO4F、MgF2和锐钛矿TiO2相，其耐腐蚀性也发生相应的变化，在钛酸盐含量为8.0 g/L膜层表现较好的耐腐蚀性；在钛酸盐含量为8.0 g/L的溶液中研究了电流密度对膜层厚度、成分结构及耐腐蚀性能的影响。 |
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发表于 2022-8-22 22:57:31
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