以K2ZrF6及NaH2PO2添加劑組成的電解液,在LY12耐磨鋁管表面微弧氧化制備氧化鋯陶瓷膜,分別采用S-4700型掃描電鏡(SEM)、D/max-rB自動X射線衍射儀(XRD)、CTG-10電渦流測厚儀、HVS-1000顯微硬度計和WM-2005摩擦磨損儀分析了膜層的生長速率、形貌、相結構,探討了膜的耐磨性能及摩擦學機理。結果表明:膜層主要由t-ZrO2,m-ZrO2,少量γ-Al2O3,KZr2(PO4)3組成,膜的硬度沿截面呈兩側低、中間高的狀態分布;膜的厚度隨反應時間的延長呈線性增加;隨著摩擦時間的延長,磨損率先下降后上升,摩擦系數先增大后減小;隨著轉速的增加,磨損率先下降后上升,摩擦系數先減小后趨于平穩;隨著載荷的增加,磨損率上升,摩擦系數減小;膜具有黏著磨損的特征,隨著摩擦時間的延長,黏著磨損減弱,脆性斷裂增加。 LY12耐磨鋁管基體表面制備了TiN/AlN薄膜,綜合考慮涂層成膜質量、沉積速率和耐磨性能,確定了TiN/AlN薄膜的最佳工藝;并研究了預處理對于結合強度的影響,試驗表明:與一般基體相比,經噴砂處理的試樣膜基間的結合強度得到很大提高。 LY12耐磨鋁管為研究對象,將微弧氧化處理與等離子體燒結相結合,提出大濃度、低交流電壓、噴氧微弧氧化技術,能夠快速制備出致密性良好的微弧氧化膜層,解決了傳統微弧氧化存在的“處理時間長、膜層表面放電孔洞大”的問題,重點探討外加氧氣對膜層性能的影響；采用SEM、XRD等分析手段觀察膜層表面形貌,研究其物相組成；利用極化曲線分析了膜層的耐腐蝕性能。主要研究內容及成果如下：在大濃度、低交流電壓條件下,研究工藝參數與膜層厚度之間關系后發現,處理液濃度、輸出電壓值、氧化時間、處理液溫度與膜層厚度之間存在非線性關系；SEM分析發現膜層外側存在嚴重沙化現象。在大濃度、低交流電壓的基礎上,向處理液中噴入氧氣后發現,氧氣與膜層厚度之間同樣存在非線性關系；掃描電鏡圖像顯示,噴氧后膜層表面沙化現象得以改善,膜層主要由致密層構成。LY12耐磨鋁管極化曲線顯示,膜層耐蝕性與膜層厚度呈正比,即膜層越厚其耐蝕性能也就越好；噴氧處理膜層的耐蝕性能明顯優于未經噴氧處理的膜層,說明致密層厚度在提高膜層耐蝕性能方面發揮重要作用。此外,XRD分析發現,噴氧處理對于膜層物相組成沒有較大改變。本研究可在15min內制備出致密層厚度為30μm的LY12鋁合金微弧氧化膜層,極化曲線證實該膜層耐蝕性能較好。
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