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| 铝合金表面微弧氧化+化学镀铜复合涂层的制备与性能表征 | |
| 武上焜 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 西安工业大学 |
| 中文摘要 | 通过微弧氧化(MAO)技术在铝合金表面制备具有粗糙多孔结构的氧化铝陶瓷层,利用化学镀技术在陶瓷层表面制得铜层,发现陶瓷层可替代传统浸锌过渡层制备强膜基结合力的Al+MAO+Cu复合涂层,对其微观结构和性能进行测试表征。该复合涂层有望应用于装饰或LED铝基板领域。本论文采用主盐硫酸铜、还原剂甲醛的镀铜溶液体系,在经敏化、活化处理的陶瓷层表面制备化学镀铜层,通过对其表面形貌特征和成分组成进行调控,以改善MAO+Cu复合涂层的性能。采用XRD、XPS、SEM、EDS、白光干涉表面轮廓仪对MAO层与MAO+Cu复合涂层进行结构、微观形貌、成份的表征;借助磨损试验机测试基体与MAO+Cu复合涂层的耐磨性能;利用耐压测试仪与导热测试仪测定MAO层的击穿电压与导热系数。研究结果表明:化学镀铜层改善了MAO层的表面形貌,使其粗糙度和比表面积均显著降低,其中,MAO-450V陶瓷层与MAO-450V+Cu复合涂层相比,粗糙度由2.85μm降低至1.178μm,比表面积降低62.99%;该复合涂层结合力达ISO 1级标准,优于传统浸锌+Cu复合涂层;传统浸锌+Cu复合涂层的摩擦系数平均值0.65,而MAO-500V+Cu复合涂层的摩擦系数平均值为0.51,且MAO-450V+Cu与MAO-500V+Cu复合涂层的磨痕深度低于浸锌+Cu复合涂层。铝表面MAO-450V陶瓷层的导热系数可达26.11 W/m?K,陶瓷层的击穿场强随微弧氧化电压增加而减小。电解液中添加锡酸钠、钨酸钠、草酸钛钾或四硼酸钠可在微弧氧化陶瓷层中掺入Sn、W、Ti或B。其中,微弧放电产生的高温高压使Sn O_3~(2-)转变为Sn O_2存在于陶瓷层中,其表面呈现沙漠黄色,MAO-Ti陶瓷层表面硬度最高可达693.3 HV_(0.2/10);化学镀铜层与微弧氧化层结合强度优劣顺序为:MAO-B+Cu>MAO-Sn+Cu>MAO-W+Cu>MAO-Ti+Cu;MAO-B+Cu复合涂层抗磨损性能最好,MAO-Sn+Cu复合涂层次之,MAO-W+Cu与MAO-Ti+Cu复合涂层的铜层在破裂后,磨屑加剧微弧氧化层磨损,磨痕深度明显增加;B的掺入提高了微弧氧化陶瓷层的致密性,使其导热系数增加至27.635 W/m?K。电解液中引入不同N源可制备氮化铝掺杂微弧氧化陶瓷层,其中氮化铝粉体添加制备陶瓷层表面孔隙率降低,孔径减小,纳米颗粒主要存在于微孔处,熔融区域含量较小,提升陶瓷层表面硬度至640.7 HV_(0.2/10),导热系数至36.28 W/m?K,击穿强度为71.43 KV/mm;电解液中添加尿素制备氮化铝掺杂微弧氧化陶瓷层,因微孔数量多、孔径大,其硬度与导热系数分别为582.8 HV_(0.2/10)和36.96 W/m?K;镀铜使MAO-Al N与MAO-Urea陶瓷层的粗糙度降低,MAO-Urea+Cu复合涂层的结合强度优于MAO-Al N+Cu;MAO-Al N+Cu复合涂层磨损严重,镀铜层被磨破,大量细小磨屑塞积于磨痕处,未能起抗磨损作用,但微弧氧化陶瓷层仍对铝合金起保护作用;MAO-Urea+Cu复合涂层磨痕不明显,铜层未被磨透,该复合涂层具有良好抗磨损性能。 |
| 中文关键词 | 铝合金 ; 微弧氧化 ; 化学镀铜 ; 微观结构 ; 结合力 ; 性能 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | TG174.4 |
| 来源机构 | 西安工业大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/355427 |
| 作者单位 | 西安工业大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 武上焜. 铝合金表面微弧氧化+化学镀铜复合涂层的制备与性能表征[D]. 西安工业大学,2020. |
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