低能耗鋁合金微弧氧化技術(shù)研究.pdf

1、本論文是以如何實現(xiàn)低能耗為目的的一系列微弧氧化試驗研究，選取硅酸鈉和氫氧化鉀為基礎(chǔ)電解液，方波脈沖直流電源為試驗電源。首先，利用正交化試驗方法優(yōu)化添加劑的比例，并從能耗的角度進(jìn)一步優(yōu)化電參數(shù)；其次，通過虛擬儀器技術(shù)對電源波形進(jìn)行檢測和存儲，從波形延遲的角度研究膜層生長情況和電解液的電容效應(yīng)，進(jìn)而研究微弧氧化試驗的單位能耗和成膜速率；最后，對微弧氧化陶瓷膜的表面性能進(jìn)行分析。 設(shè)定基礎(chǔ)電解液的濃度為硅酸鈉(5g/L)、氫氧化鉀(1

2、～2g/L)，綜合考慮膜層性能和單位能耗，優(yōu)化后的添加劑濃度分別為酒石酸鈉(2g/L)、鎢酸鈉(4g/L)、EDTA(2g/L)、檸檬酸鈉(3g/L)；在該濃度下的電解液，電源頻率400 Hz、占空比1/20為最佳組合；試驗過程中始終將電流密度控制在2 A/dm2左右。 電源波形的延遲說明整個回路中存在著電容效應(yīng)，但它并不是真正的電容。該電容可用雙層電容來描述，由陶瓷膜和析出的氣體共同充當(dāng)電解質(zhì)。它的存在導(dǎo)致了電源波形的延遲，波

3、形的延遲在一定程度上改善了陶瓷膜的表面性能，但同時它也增加了微弧氧化試驗的單位能耗以及降低了它的成膜速率。 對影響單位能耗的因素進(jìn)行分析后得出：氧化時間50 min較為合適，此時單位能耗較低；溫度低于50℃比較好，此時的單位能耗可降低到3.8 kW·h/m2·um。對影響成膜速率的因素進(jìn)行分析后得出：氧化時間50 min較為合適，此時不但成膜速率較大，而且膜層性能比較好；溫度為50℃左右較為合適，此時的成膜速率可最高達(dá)到0.88