【正文】 其對陶瓷層的影響。因此，系統(tǒng)研究鎂合金微弧氧化陶瓷層形成與生長過程中的電量消耗機制、探討降低其電量消耗的技術(shù)原理顯得很有必要，這將為為低能耗微弧氧化專用電源的主電路設(shè)計、處理過程中電參量的輸出模式制定提供理論支撐。對金屬及其合金進行等離子體微弧氧化，可以在保證原金屬材料使用性能的前提下，賦予其一些其它表面技術(shù)所無法得到的特殊性能，拓寬其適用范圍，使等離子體微弧氧化技術(shù)成為一項高新技術(shù)。表11列舉了微弧氧化陶瓷膜層的應(yīng)用領(lǐng)域。研究內(nèi)容大多是關(guān)于膜層性能(厚度、耐磨性、硬度等)及成膜因素分析，也有部分關(guān)于復(fù)合膜層(如減磨膜層)制備、微弧氧化理論介紹及探索性文章。俄羅斯在研究規(guī)模和水平上處于世界領(lǐng)先地位己取得了很多成果，在機理上提出了自己完整的理論，并且已經(jīng)開始在航空發(fā)動機、汽車發(fā)動機、紡織機械上進行應(yīng)用。近來較為流行的是采用階梯降流法控制微弧氧化過程。實際選用電解液時不能簡單的根據(jù)電解液的酸堿度、導電性大小、粘度、熱容量等理化因素來確定，還要考慮被處理的基體合金材料，選用的電解液應(yīng)對合金及其氧化膜具有一定的溶解和鈍化作用。近來有文獻報道了鋼鐵表面通過電弧噴涂或熱浸鍍鋁層后進行微弧氧化處理，從而擴大了微弧氧化的應(yīng)用范圍。所研究的鋁合金主要有AlCuMg、AlSiMg、AlZnMg、AlSi、AlMg、AlCuZnMg等。該膜與基體結(jié)合力強、厚度可控制，并且處理工件尺寸變化小，極大改善了合金的耐磨損、耐腐蝕、抗熱沖擊及絕緣性能。國外文獻中通常稱之為等離子體電解氧化，也有文獻稱為微弧放電氧化，但國內(nèi)一般稱之為微弧氧化。之所以不強，就在于中國有關(guān)鎂合金的開發(fā)、研究還沒有真正的開展起來，更沒有形成鎂合金的深加工和應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)。鎂合金型材、管材，以前主要用于航空、航天等尖端或國防領(lǐng)域。正是由于鎂合金的這種發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用優(yōu)勢，使得鎂合金應(yīng)用技術(shù)與開發(fā)研究受到發(fā)達國家和政府部門的高度重視。鎂合金具有許多的優(yōu)良特性，這使得它在汽車，航空航天、電子通訊、軍事及核能等許多領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用件。此外，合金元素對鎂熱容的影響不大，因此鎂及其合金的一個重要特性是加熱升溫與散熱降溫都比其他金屬快，甚至也比鋁合金更勝一籌，工程塑料更是無法與之相比。無污染易于回收鎂金屬及其合金是一種環(huán)保型材料，對環(huán)境幾乎沒有污染。電磁相容性鎂合金具有良好的電磁屏蔽性能，采用鎂合金制造的電子產(chǎn)品外殼不需要做導電處理，就能獲得良好的屏蔽效果。因此，對于重復(fù)、連續(xù)運動的零部件，采用鎂合金材料可以吸收振動，延長零件的使用壽命。第一章 前言 微弧氧化的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景 本實驗的研究目的及意義第二章 實驗方法以及設(shè)備儀器 本課題研究的主要內(nèi)容 實驗方法及步驟 實驗試樣及制備方法 微弧氧化設(shè)備簡介 檢測設(shè)備及檢測分析原理第三章 實驗數(shù)據(jù)及分析 峰值電流密度對微弧氧化陶瓷層的影響 等電通量下參數(shù)對微弧氧化的影響第四章 結(jié)論第一章 前言材料、能源與信息作為現(xiàn)代社會和現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱,發(fā)展格外迅猛。尺寸穩(wěn)定性鎂合金不需要退火和消除應(yīng)力就具有較高的尺寸穩(wěn)定性，具有穩(wěn)定的收縮率，體收縮為6%，是鑄造金屬中收縮量最低的一種。此外，鎂合金還適合用作發(fā)出電磁干擾的電子產(chǎn)品的殼罩，尤其是緊靠人體的手機和電腦等產(chǎn)品。由于鎂的熔化潛熱比鋁要低的多，回收比鋁合金消耗的能量少，因而鎂及其合金是易于回收的金屬材料，所有目前使用的鎂合金均可以回收。高電負性鎂在NaCl溶液中的電位勢HE=，這在所有的結(jié)構(gòu)金屬中是最低的，根據(jù)陰極保護原理，人們把鎂及鎂合金作為犧牲陽極，保護大型工程中的鋼鐵構(gòu)件。我國鑄造鎂合金主要有MgZnZr、MgZnZrRE和MgAlZn三個系列。隨著鎂合金產(chǎn)量的不斷提高，價格的不斷降低，鎂合金的一些其他用途也更加引起了人們的注意。近幾年由于鎂合金生產(chǎn)能力和技術(shù)水平的提高，其生產(chǎn)成本有可能下降到與鋁合金相當?shù)某潭?，這會極大地刺激其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用。中國在十五計劃中，也將有關(guān)鎂和鎂合金的開發(fā)、應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化列入了國家科技攻關(guān)計劃和“863”計劃。微弧氧化技術(shù)是近年來興起的一種表面處理新技術(shù)。 微弧氧化是陽極氧化技術(shù)的發(fā)展，其實質(zhì)仍是較高電壓下的陽極氧化，但其成膜過程涉及電化學、熱化學及等離子體化學等的共同作用，成膜機理更趨復(fù)雜。在鈦合金基體上進行微弧氧化處理主要是為了制備具有催化、生物活性等功能的膜層，基體合金成分主要是Ti6Al4V，也有報道用純鈦作為基體。 從電解液選擇上看，電解液是獲到合格膜層的技術(shù)關(guān)鍵。相同的微弧電解電壓下，電解質(zhì)濃度越大，成膜速度就越快，溶液溫度上升越慢，反之，成膜速度較慢，溶液溫度上升較快。目前，在世界范圍內(nèi)，各研究單位各具特色，總體上國外研究水平高于國內(nèi)。 我國從20世紀90年代開始關(guān)注此技術(shù)，目前仍處于起步階段，在引進吸收俄羅斯技術(shù)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在也開始由耐磨、裝飾性涂層的形式走向?qū)嵱秒A段。 微弧氧化技術(shù)具有工藝簡單，效率高，環(huán)保等其他表面處理技術(shù)不可比擬的技術(shù)優(yōu)勢，通過這種技術(shù)在合金表面生成的陶瓷曾具有獨特的優(yōu)異性能。表11 微弧氧化膜層應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域舉例所用性能航空、航天、機械、汽車軸、氣動元件、發(fā)動機耐磨性石油、化工、造船、醫(yī)療管道、閥門、Ti合金人工關(guān)節(jié)耐蝕性耐磨性紡織機械紡杯、壓掌、滾筒耐磨性電器電容器線圈絕緣性兵器、汽車貯藥倉、噴嘴耐熱性建材、日用品裝飾材料、電熨斗、水龍頭耐磨、耐蝕、色彩海洋艦艇耐蝕性醫(yī)療欽合金牙托、骨組織內(nèi)強化絲生物相容性 綜上所述，微弧氧化技術(shù)對合金表面性能有明顯改善，該技術(shù)己引起國內(nèi)外材料研究者的密切關(guān)注，是當前及今后一段時間內(nèi)表面處理領(lǐng)域的研究熱點，并且微弧氧化膜層以其優(yōu)異性能必將在民用領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。微弧氧化技術(shù)生成陶瓷膜的特點決定了其特別適合于對高速運動且耐磨、耐蝕性能要求高的部件處理，解決了成本問題，研究工作必將取得突破性進展。電量消耗占鎂合金微弧氧化處理成本的80%以上、且因當前消耗水平偏高而嚴重制約此性能優(yōu)異環(huán)境友好的鎂合金表面處理技術(shù)的應(yīng)用推廣這一關(guān)鍵問題，陶瓷層生長增厚期間金屬鎂原子向氧化鎂陶瓷相轉(zhuǎn)化過程中全部脈沖所承載的集合電量Q( )構(gòu)成微弧氧化處理的主要成本，而這種電量消耗的當前水平又遠高于鎂合金制品行業(yè)所能承受的表面處理成本。脈數(shù)對陶瓷層的影響規(guī)律，首先選取脈寬與單位面積峰值電流密度為固定值，改變脈數(shù)進行微弧氧化處理，觀察其對陶瓷層的影響。在此參數(shù)下進行微弧氧化，并記錄電壓隨時間的變化。在相同的實驗參數(shù)條件下進行微弧氧化，控制氧化時間，觀察不同時間長度下陶瓷膜層的區(qū)別。 試樣制備在本課題中先將鎂合金板材用剪板機剪成成所需尺寸的試樣, 的圓孔，以便微弧氧化時與電極連接,在將試樣用400砂紙去掉邊緣毛刺，氧化膜，打磨掉棱角以便減少尖端放弧現(xiàn)象。電源要設(shè)置恒電壓和恒電流控制裝置，輸出波形視工藝條件可為直流、方波、鋸齒波等波形。試驗陽極為工件，陰極材料采用不溶性金屬材料。 檢測設(shè)備及檢測分析原理場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察微弧氧化鋁板表面陶瓷層的微觀形貌使用的儀器是本?，F(xiàn)代分析測試中心的JEM6700F場發(fā)射掃描電子顯微鏡如圖24。其中二次電子是最主要的成像信號。場發(fā)射掃描電子顯微鏡的主要特點是可觀察試樣的各個區(qū)域的細節(jié)，試樣在樣品室中可動的范圍非常大：工作距離大（可大于20mm），焦深大（比透射電子顯微鏡大10倍），樣品室的空間也大。由于圖象景深大，故所得掃描電子象富有立體感，具有三維形態(tài)，能夠提供比其他顯微鏡多得多的信息。（3） 儀器功能及指標① 二次電子分辨率： 1nm；② 背散射電子分辨率：3nm； ③ 最大放大倍數(shù)：650000； ④ 能譜分辨率：133eV； ⑤ 可分析元素： 5(B)－92 (U)；（4） 主要應(yīng)用領(lǐng)域場發(fā)射掃描電子顯微鏡，廣泛用于生物學、醫(yī)學、金屬材料、