本文關鍵詞：鋁合金表面復合搪瓷涂層的制備與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋁合金具有密度小、重量輕、易于成形加工等優(yōu)異性能,在機械、航空航天、汽車和食品等行業(yè),可作為輕量化和節(jié)約能源的理想材料,然而其表面硬度低、耐磨性差,嚴重制約了它的應用范圍。搪瓷為一種無機玻璃瓷釉,具有耐高溫、耐腐蝕、硬度高等優(yōu)點,鋁合金表面搪瓷化可以使其既有金屬材料的強度和韌性,又有搪瓷的化學穩(wěn)定性和機械性能等優(yōu)點,取長補短,使得鋁合金表面性能得到提高。本文以制備具有高硬度、抗磨、耐腐蝕等優(yōu)良綜合性能的鋁合金表面搪瓷涂層為目的,選用工業(yè)上應用較廣泛的6061鋁合金作為基體,將其表面進行搪瓷化處理。對鋁合金試樣采取不同的預處理方法:陽極氧化預處理、等離子噴涂Ni/Al過渡層預處理、不做預處理;通過球磨,使瓷釉粉末達到亞微米級;以燒結(jié)溫度、保溫時間、試樣預處理作為變量,進行正交試驗,研究不同工藝參數(shù)對搪瓷層組織和性能的影響。利用激光粒度分析儀分析球磨后的釉料粒度;利用顯微硬度計和渦流測厚儀分析涂層的硬度和膜厚;通過掃描電子顯微鏡、激光掃描共聚焦顯微鏡、金相顯微鏡,觀察涂層的表面形貌以及基體與過渡層、過渡層與瓷層界面處的微觀形貌;通過摩擦磨損試驗、抗機械沖擊試驗和耐酸腐蝕試驗,測試搪瓷涂層的耐磨性、抗沖擊性以及耐酸性腐蝕等性能。研究結(jié)果表明:以涂層硬度作為考察指標,燒結(jié)的最佳工藝為陽極氧化預處理,燒結(jié)溫度540℃,保溫時間4 min。在抗磨性、抗機械沖擊性、耐腐蝕性方面,經(jīng)陽極氧化處理后的瓷層優(yōu)于Ni/Al噴涂預處理和未預處理的試樣。對比不同預處理試樣的表面形貌和截面形貌,陽極氧化預處理的瓷層組織較致密,界面處結(jié)合緊密,無明顯的氣泡、微裂紋等缺陷,表面平整光潔,而Ni/Al噴涂預處理和未預處理的瓷層中存在大量氣孔、微裂紋等缺陷,表面凹凸不平,結(jié)合不牢固,界面處存在微縫。本試驗采用亞微米級的釉料粉末,有效地縮短了原子擴散的距離并增加了顆粒在液相中的溶解度,同時增大了系統(tǒng)的表面能和燒結(jié)推動力,導致燒結(jié)速率增加和燒結(jié)溫度降低,達到低溫快燒的目的。陽極氧化膜層表面多孔型的結(jié)構(gòu),極大的增加了其與搪瓷層的接觸面積以及釉料對過渡層的浸潤性,同時,超細熔融釉漿進入陽極氧化膜的微孔中與基體形成鋸齒狀的機械錨合,結(jié)合更加緊密。搪瓷層與陽極氧化膜的錨狀結(jié)合,以及兩者結(jié)合的復雜形狀使鋁合金能夠承受更大的沖擊力,并且瓷層能夠?qū)⑹艿降牧D(zhuǎn)移一部分到鋁合金基體上,從而使搪瓷層具有良好的抗機械沖擊能力。此外,陽極氧化膜可以有效地阻止鋁合金基體與堿性釉料因直接接觸發(fā)生反應放出氣體,緩解瓷層與鋁合金之間的熱膨脹系數(shù)差異,起到良好的過渡作用,消除氣泡、微裂紋等缺陷,使得瓷層具有較高的致密度和光潔度。
【關鍵詞】：鋁合金 陽極氧化 等離子噴涂 搪瓷 力學性能
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-28
• 1.1 選題背景11
• 1.2 鋁合金表面處理技術(shù)概述11-18
• 1.2.1 電鍍與化學鍍技術(shù)12-13
• 1.2.2 轉(zhuǎn)化膜技術(shù)13-15
• 1.2.3 涂料涂裝技術(shù)15
• 1.2.4 氣相沉積技術(shù)15-17
• 1.2.5 熱噴涂技術(shù)17-18
• 1.2.6 其他涂層技術(shù)18
• 1.3 陽極氧化處理技術(shù)18-22
• 1.3.1 多孔型陽極氧化膜結(jié)構(gòu)及模型19-20
• 1.3.2 多孔型陽極氧化膜的成膜機理20-21
• 1.3.3 研究現(xiàn)狀及應用21-22
• 1.4 等離子噴涂技術(shù)22-23
• 1.4.1 等離子噴涂的原理22
• 1.4.2 等離子噴涂的特點22-23
• 1.4.3 研究現(xiàn)狀及應用23
• 1.5 搪瓷技術(shù)23-26
• 1.5.1 搪瓷釉的組成與結(jié)構(gòu)23-24
• 1.5.2 搪瓷技術(shù)的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.5.3 鋁合金搪瓷技術(shù)的特點及應用前景25-26
• 1.6 研究意義及內(nèi)容26-28
• 1.6.1 研究意義26
• 1.6.2 研究內(nèi)容26-28
• 2 試驗部分28-34
• 2.1 試驗原料28-29
• 2.2 試驗儀器29-31
• 2.2.1 試驗操作儀器29-30
• 2.2.2 試驗測試儀器30-31
• 2.3 試驗方案31-34
• 3 鋁合金表面預處理與測試34-46
• 3.1 鋁合金的預處理方法34-36
• 3.1.1 陽極氧化預處理34-35
• 3.1.2 等離子噴涂Ni/Al打底層預處理35-36
• 3.2 檢測方法36-37
• 3.2.1 厚度測試36
• 3.2.2 硬度測試36
• 3.2.3 微觀形貌觀察36-37
• 3.3 預處理試樣的試驗結(jié)果與分析37-44
• 3.3.1 陽極氧化正交試驗分析37-38
• 3.3.2 陽極氧化膜厚度分析38-39
• 3.3.3 陽極氧化膜硬度分析39-40
• 3.3.4 陽極氧化膜微觀形貌分析40-42
• 3.3.5 Ni/Al噴涂層顯微形貌分析42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 4 鋁合金表面搪瓷涂層的制備與測試46-68
• 4.1 搪瓷涂層的制備46-47
• 4.2 檢測方法47-49
• 4.2.1 釉料粒度測試47
• 4.2.2 硬度測試47-48
• 4.2.3 耐磨性能測試48
• 4.2.4 抗機械沖擊性能測試48
• 4.2.5 耐酸腐蝕性能測試48-49
• 4.2.6 微觀形貌觀測49
• 4.2.7 X射線衍射分析測試49
• 4.3 結(jié)果與分析49-63
• 4.3.1 搪瓷釉料的粒度分析49-51
• 4.3.2 正交試驗分析51-53
• 4.3.3 搪瓷涂層的耐磨性測試與分析53-55
• 4.3.4 搪瓷涂層的抗機械沖擊測試與分析55-56
• 4.3.5 搪瓷涂層的耐酸腐蝕性能測試與分析56-57
• 4.3.6 搪瓷涂層的顯微形貌分析57-62
• 4.3.7 搪瓷涂層晶相分析62-63
• 4.4 機理探討63-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論68-70
• 展望70-71
• 參考文獻71-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研成果77-78
• 致謝78-79

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1 劉偉;李偉洲;楊劍冰;劉會群;;鈦合金搪瓷涂層研究現(xiàn)狀[J];材料導報;2013年03期

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本文編號：309207