能量輸出模式對鎂合金微弧氧化陶瓷層生長過程的影響(文件)
【正文】 高分子材料、化工原料、地質(zhì)礦物、商品檢驗、產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量控制、寶石鑒定、考古和文物鑒定及公安刑偵物證分析。渦流測厚儀（1） 測量原理電渦流測厚法主要應(yīng)用于金屬基體上各種非金屬涂鍍層無損傷的測量。（2） 特點(diǎn)①自動校準(zhǔn) 測量前先校正零點(diǎn)，僅按校正鍵即可自動校準(zhǔn)，關(guān)機(jī)后校準(zhǔn)數(shù)據(jù)自動存儲，重新開機(jī)后可直接測量。（3）主要技術(shù)參數(shù)① ； ② 量程0～100μm； ③ 精度177。如覆層含有導(dǎo)電成份，校準(zhǔn)試樣的覆層也應(yīng)與被測物的覆層有相同的導(dǎo)電性能。（5）應(yīng)用范圍原則上所有導(dǎo)電體上的非導(dǎo)電體覆層均可測量。第三章 實驗數(shù)據(jù)及分析將試樣放入電解液中，當(dāng)回路中有電流通過時，陰極和陽極的表面便發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生氣體。為了更加精確，我們這里的陶瓷層厚度是試樣表面四角及中心陶瓷層厚度的平均數(shù)值。圖33 峰值電流密度50A/dm2時厚度變化曲線分析圖中曲線，可以看到隨著脈寬的增大，陶瓷層的厚度也逐漸增大。圖34 峰值電流密度200A/dm2時厚度變化曲線從圖中可以看出厚度是隨著脈寬變大而增加的，但厚度隨脈寬變大而增加的劇烈程度有所區(qū)別。綜上，可以看到在脈數(shù)固定不變時，無論電流密度為多少，厚度總是隨著脈寬的增大而增加，這是因為單脈沖能量的增大而引起的；但峰值電流密度越大，厚度隨脈寬變化越大，這是因為峰值電流密度的增大引起了單脈沖能量的增大，相比于峰值電流密度小的參數(shù)條件，峰值電流密度大就使得脈寬增大時所造成的單位時間內(nèi)總能量的增大，這樣就造成了在大的峰值電流密度下的厚度增長更為明顯。脈寬小時生成的微弧氧化陶瓷層孔徑小、孔數(shù)多,脈寬大生成的微弧氧化陶瓷層則相反。生長能量是對起弧前的電壓曲線對時間求積分并乘以平均電流。dm2)生長單位厚度消耗能量隨脈寬的變化趨勢如圖37。圖38 生長能量隨脈寬的變化從圖中可以看出生長單位厚度消耗能量隨脈寬的增大而變大，在脈寬由15變到60，生長單位厚度消耗能量呈線性增大。但當(dāng)脈寬增大到一定程度，能量損耗已達(dá)到極限，損耗增幅有所緩解。表36 脈寬為15us、峰值電流密度為50 A/dm2厚度測量值脈數(shù)550110016502200厚度（μm）厚度隨脈數(shù)的變化趨勢如圖39。表37 脈寬為30us、峰值電流密度為100 A/dm2厚度測量值脈數(shù)550110016502200厚度（μm）厚度隨脈數(shù)的變化趨勢如圖310。得到下面一組掃描照片，如圖311。因此，脈數(shù)對微弧氧化陶瓷層形貌的影響較小。dm2)22生長單位厚度消耗能量隨脈數(shù)的變化趨勢如圖312。圖313 生長能量隨脈數(shù)的變化從圖313中可以看出生長單位厚度消耗能量隨脈數(shù)的增大而變大，造成這種現(xiàn)象的原因和脈寬的類似也是能量的來不及利用和擊穿已生成陶瓷層所消耗。圖314 厚度隨峰值電流密度變化曲線然后選電參數(shù)是脈數(shù)550，脈寬30us，改變峰值電流密度分別為50 A/dm100A/dm200A/dm300A/dm400 A/dm2。A：峰值電流密度：50 A/dm2 B：峰值電流密度：100 A/dm2C：峰值電流密度：200A/dm2 D：峰值電流密度：300 A/dm2D：峰值電流密度：400A/dm2圖316脈寬15us；脈數(shù)550時不同峰值電流密度下的掃描照片由圖316觀察可知：微弧氧化陶瓷層表面由眾多大小不一的熔化凝固包狀凸起和位于凸起中間的孔洞構(gòu)成，且呈粗糙多孔形態(tài)。首先，我們看脈寬為15 us，脈數(shù)為550時生長能量隨峰值電流密度變化，數(shù)據(jù)見表312。表313生長能量隨峰值電流密度的變化峰值電流密度（A/dm2）50100200300400厚度（μm）能量（KJ）單位能耗(KJ /μm 等電通量下參數(shù)對微弧氧化的影響以上我們對單個參數(shù)對微弧氧化陶瓷層和單位厚度能量消耗的影響。圖319 不同參數(shù)條件下生成陶瓷層厚度的變化趨勢不同參數(shù)條件下進(jìn)行微弧氧化，生成單位厚度陶瓷層所消耗能量的變化趨勢見圖320。我們可以根據(jù)工件對膜層厚度的要求選擇不同的峰值電流密度。綜合考慮各參數(shù)對陶瓷層的影響發(fā)現(xiàn)，對于生長速率而言峰值電流密度的影響略大于脈數(shù)而脈寬影響最??；對于致密度而言脈寬和峰值電流密度均使其明顯下降，而脈數(shù)變化時致密度基本不變；而對于生長單位厚度的陶瓷層所消耗的能量來說，峰值電流密度的增加使能量損耗明顯增多，脈寬次之，脈數(shù)影響最小。dm2。峰值電流密度為50 A/dm2時， KJ /μm隨著脈數(shù)的增大陶瓷層生長速率增大，致密度基本不變，生長單位厚度的陶瓷層所消耗的能量略增多。從單位能耗方面看，隨著峰值電流密度的增加單位能耗也同之前所述一樣整體增加，而當(dāng)脈數(shù)為1100，脈寬為30μs的情況下單位能耗卻增加較少。實驗數(shù)據(jù)見表314表314 等電通量下微弧氧化層厚度及能量消耗情況脈寬（us）脈數(shù)峰值電流密度（A/dm2）厚度（μm）單位能耗(KJ /μm圖318 生長能量隨峰值電度密度的變化從圖318中可以看出生長單位厚度消耗能量隨峰值電流密度的增大而顯著變大。dm2)生長單位厚度消耗能量隨峰值電流密度的變化趨勢如圖317。造成這種現(xiàn)象的原因是因為隨著峰值電流密度的增大，單個脈沖所攜帶的能量增大，熔化的基體金屬增多，冷卻后空洞直徑就變大。圖315 厚度隨峰值電流密度變化曲線從圖315中可以看出，隨著峰值電流密度的增大，隨著峰值電流密度的增大，作用于試樣表面的單脈沖能量也隨之增大，從而使在試樣起弧后5分鐘內(nèi)電源所輸出的總能量增大，更多的能量輸出，就造成了更厚的陶瓷層。首先選電參數(shù)是脈數(shù)550，脈寬15us，改變峰值電流密度分別為50 A/dm100A/dm200A/dm300A/dm400 A/dm2。表39生長能量隨脈數(shù)的變化脈數(shù)550110016502200厚度（μm）能量（KJ）單位能耗(KJ /μm首先，我們看脈寬為15 us，峰值電流密度為50A/dm2時生長能量隨脈數(shù)變化，數(shù)據(jù)見表38。微弧氧化是一個擊穿、熔融氧化、凝固、再擊穿的循環(huán)過程。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是因為在微弧氧化過程中，每次擊穿時都會擊穿一定量的陶瓷層，隨著微弧氧化過程的進(jìn)行，陶瓷層的厚度會越來越厚，每次都會有很多量的陶瓷層重復(fù)被擊穿，從而影響了陶瓷層的生長速度，使陶瓷層的平均生長速度下降。隨著脈數(shù)的增加，單位時間內(nèi)電源輸出的能量增多，陶瓷層生長速率也隨之增大。對陶瓷層厚度的影響實驗是分為兩組實驗來進(jìn)行，脈寬分別設(shè)定為130不變，峰值電流密度分別取50A/dm100A/dm2，改變脈數(shù)對生成的陶瓷層厚度進(jìn)行分析。造成這種現(xiàn)象有兩方面，一方面是因為隨著脈寬的增大，單位時間內(nèi)電源輸出的能量增多而單位時間內(nèi)氧化生成陶瓷過程總量有限，能量就經(jīng)電解液以熱能的形式消耗。表35生長能量隨脈寬的變化脈寬（us）15306090厚度（μm）14能量（KJ）單位能耗(KJ /μm脈數(shù)為550，峰值電流密度為50A/dm2的生長能量
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