鋁、鎂合金微弧氧化過程中升壓速率的影響以及電壓差異現(xiàn)象研究.pdf

1、本文利用自制WH-1A型微弧氧化電源裝置對6061鋁合金及AZ31鎂合金試樣進行了微弧氧化表面處理。在微弧氧化過程中利用該裝置對電壓操作的便利性，于恒壓前引入恒速升壓階段，研究了升壓速率對6061鋁合金微弧氧化陶瓷層的影響，包括升壓速率對表面形貌、斷面形貌、相組成、元素分布、電化學阻抗等特性的影響。在研究升壓速率影響的同時發(fā)現(xiàn)了一個新奇的實驗現(xiàn)象：實際施加的微弧氧化電壓和模擬施加的電壓之間存在顯著的差異性。為了研究該現(xiàn)象的普遍性，本文在

2、6061鋁合金和AZ31鎂合金上分別進行了實驗，同時引入不同濃度的六偏磷酸鈉改變陶瓷層生長狀態(tài)，研究陶瓷層生長狀態(tài)與電壓差異現(xiàn)象的關系。
　　研究結(jié)果表明：在恒壓模式前引入升壓階段會在微弧氧化初期產(chǎn)生相對較高的安全電流密度，這種電流密度對微弧氧化初期的膜層以及電源都有保護作用；隨著升壓速率的提高，微弧氧化過程中的電流最大值不斷的增加，較高的升壓速率對應陶瓷層表面優(yōu)先出現(xiàn)熔融顆粒狀組織；隨著升壓速率的提高外層疏松層會產(chǎn)生貫穿型孔洞，

3、極大的降低了外層膜層的耐腐蝕性能；隨著升壓速率的提高，基體上的鋁元素大量流出到電解液中導致膜層中的鋁含量降低，同時陶瓷層中的O、P、Si等元素含量呈上升趨勢；恒速升壓-恒壓模式下對應的陶瓷層中不存在α-Al2O3相，因為在此模式下陶瓷層內(nèi)部溫度無法達到α-Al2O3相的相轉(zhuǎn)變溫度；升壓速率的提高促進了微弧氧化進程，但所得陶瓷層致密性和耐蝕性隨升壓速率的升高而降低。微弧氧化過程中伴隨出現(xiàn)電壓差異現(xiàn)象，即輸入電壓與輸出電壓不一致現(xiàn)象，這種現(xiàn)

4、象不受基體條件限制，這種差異性與陶瓷層的微觀結(jié)構(gòu)無關而與陶瓷層的生長狀況密切相關，當無法成膜或者隨著實驗重復次數(shù)增加至陶瓷層不再增厚時，輸出電壓與輸入電壓表現(xiàn)出同一性；在恒速升壓-恒壓模式中加入六偏磷酸鈉改變陶瓷層生長狀態(tài)時，微弧氧化快速進行的膜層相對應的輸出電壓受到的抑制相對較小，同時當輸出電壓超出輸入電壓時，微弧氧化進程較快的試樣對應輸出電壓超出輸入電壓更多；當試樣在恒速升壓-恒壓模式下進行微弧氧化的初期成膜正常，而后觀察不到放電現(xiàn)

5、象后，此時輸出電壓無法超出輸入電壓并一直低于輸入電壓直至實驗結(jié)束；當陶瓷層在初期成膜正常而后發(fā)生燒蝕時，陶瓷層的生長狀態(tài)發(fā)生劇烈改變，此時燒蝕過程中膜層生長速率低于膜層被火花破壞速率，輸出電壓超出輸入電壓的值不會太大；當微弧氧化膜層在試樣表面大范圍生長時，輸出電壓會在放電穩(wěn)定后超出輸出電壓很多，然而當在穩(wěn)定過程中出現(xiàn)了陶瓷層由大范圍向區(qū)域過度時，輸出電壓會迅速降低，直至區(qū)域過度完畢，放電火花在區(qū)域中逐漸穩(wěn)定后，發(fā)生偽燒蝕現(xiàn)象，使得輸出電