一般,鎂合金傳統(tǒng)式微弧氧化膜最先在基材表面產生緊密的里層構造,并伴隨著空氣氧化歷程的持續(xù)不斷,高密度里層的薄厚持續(xù)生長發(fā)育并逐步產生松散多孔結構的表層構造。并且在微弧氧化的所有流程中自始至終隨著著噴涌抗壓強度非常大的火苗,火苗的放電直徑可以達到100μm之上,而這恰好是產生空氣氧化膜表層松散層的因素之一。假如空氣氧化膜能夠當做特性較好的電力電容器,假如電池充電電容器越大,越易于產生電極化穿透,交替變化工作電壓可以使電力電容器極片間的絕緣層介質擊穿毀壞變?yōu)殡妼w并釋放出來動能產生沖擊性放電。
因而假如高密度膜在沖擊性放電持續(xù)效果下,膜層會發(fā)生部分缺點,缺點處的電容器和導電率均會大幅度提高,造成部分微區(qū)放電集中化,電流量更高,因而,膜層就更非常容易被電極化穿透毀壞。進一步,那樣大的殘留動能便會在物質阻攔放電全過程中集中化在缺點大的微區(qū)或粗壯的放電安全通道內產生頂峰走電電流量,展現(xiàn)出不斷的硬度非常大的不穩(wěn)定火苗放電,造成火山爆發(fā)效用,造成放電孔眼粗壯、晶態(tài)相晶體生長發(fā)育出現(xiàn)異常粗壯,呈死火山構造,造成微裂痕、出氣孔等缺點,毀壞空氣氧化膜的表面構造高密度性和勻稱性。
不難看出,怎樣提升傳統(tǒng)式鎂合金微弧氧化的調節(jié)加工工藝,完成鎂合金微弧氧化膜外部經濟結構特征的緊密化和精細化管理操縱,變成鎂合金微弧氧化加工工藝發(fā)展方向的方位。 因此,團隊明確提出了鎂合金超微弧氧化雙脈沖操縱加工工藝[1-3],根據(jù)調節(jié)脈沖頻率,使等離子技術的放電火苗比傳統(tǒng)式的微弧氧化的火苗更加細膩,遍布更加勻稱,顛覆性地轉變了傳統(tǒng)式微弧氧化的火苗放電體制:使慢慢抵制或清除等離子技術在大缺點處或局域網集中化沖擊性放電,更改了以上傳統(tǒng)式微弧氧化全過程等離子技術放電固有特征,使超微弧氧化膜薄膜光學完成細致操縱。文中將進一步討論雙脈沖頻率對鎂合金超微弧氧化膜外部經濟構造、高密度性的危害。 1 試驗 試驗用AZ31B 鎂合金的為名成分(質量濃度) 為:Al 2.5~3.5%,Zn 0.6~1.4%,Mn 0.2%,Si≤0.1%,Cu ≤0.05%,Ni 0.005%,Mg容量。將AZ31B鎂合金生產加工成50 mm×50 mm×2 mm板塊試件做為基材,隨后表面用1000#SiC 打磨砂紙研磨光潔,接著用酒精和甲苯清理、烘干處理儲備用。超微弧氧化(MAO) 解決選用自主研發(fā)的超MAO等離子技術生產設備,關鍵包含自做的DOERCOAT IV型雙旋光性脈沖開關電源,WHYH-550 型多用途拌和系統(tǒng)軟件及其冷卻水系統(tǒng)軟件。超微弧氧化鋰電池電解液成分為:5~10 g/LNaOH 20~50 g/L Na2SiO3 5~10 g/L NaF。試件做為陽極氧化浸在鋰電池電解液中,不銹鋼儲罐作負極。在超MAO全過程中,鋰電池電解液的氣溫由置放在電除塵器中的制冷系統(tǒng)操縱在60 ℃下列。本試驗使用的脈沖工作電壓標準為100~1000 V,脈沖頻率為0~2000 Hz,解決的時間為60 min。 應用Philips FEG XL30 型SEM觀查超MAO膜的外部經濟表面外貌。光電催化特性阻抗(EIS) 檢測選用三電級精確測量管理體系,試品為工作中電級,飽和狀態(tài)甘汞電極(SCE) 為參比電極,Pt 片為輔助電級,檢測水溶液為3.5% (質量濃度) NaCl水溶液。選用PrincetonP4000光電催化工作平臺開展試品表面特性阻抗值檢測,為預防噪音影響,全部試驗均在屏蔽箱內開展,精確測量頻率范疇為105~10-2 Hz,正弦波形數(shù)據(jù)信號震幅為10 mV。用ZSimpWin 手機軟件對EIS開展分析獲得光電催化參數(shù)。 2 結果與探討 圖1為不一樣脈沖頻率所制取的鎂合金超MAO膜橫截面外貌。從圖上能夠見到,當脈沖頻率為0時,微濾表面凹凸不平松散狀,橫斷面發(fā)生很大放電孔眼,超MAO膜的緊密性很差,放電孔眼遍布不均勻,大小不一,直徑限度差別極大,孔眼直徑做到10μm之上,小圓孔直徑也在μm級并伴隨有顯著裂痕;伴隨著脈沖頻率的持續(xù)提升 ,放電孔眼的總數(shù)隨著增加,陶瓷顆粒規(guī)格、放電孔眼大小及其缺點總數(shù)隨著減少,空氣氧化膜放電孔眼尺寸趨向一致并做到納米,外部經濟機構逐步趨向于勻稱高密度;在高頻率脈沖頻率功效下,超MAO膜層表面高密度,陶瓷顆粒遍布勻稱,放電孔眼所有做到納米限度,尺寸更加一致且勻稱井然有序遍布,雖外部經濟機構與陽極氧化處理膜有差別,但徹底解決傳統(tǒng)式MAO膜類死火山狀的毫米級大放電孔眼,在一定水平上也呈相近孔陣排序特點(圖1(a))。表1列舉了不一樣頻率下鎂合金超MAO膜的氣孔率。從表格中還可以看得出,伴隨著脈沖頻率擴大,鎂合超金MAO膜的氣孔率減少??偟膩碚f,不一樣脈沖頻率的達到了鎂合金超MAO膜的宏觀結構特征的標準化操縱。
不一樣脈沖頻率所制取的鎂合金超MAO膜在3.5%NaCl水溶液中的EIS譜圖。從圖3(a)中還可以看得出,選用脈沖頻率2000Hz所制取的鎂合金超MAO膜的在0.01Hz低頻特性阻抗值約為6.71×1066 Ω?cm2,表明出十分高電阻器特性;除此之外相角-f波特圖還有一個很寬的服務平臺,其相角貼近-九十度,一樣反映了鎂合金超MAO膜具備優(yōu)良的阻燃性能。伴隨著脈沖波頻率的從1200Hz減少至0Hz,鎂合金超MAO膜的低頻特性阻抗值也隨著減少了3個量級,在相角波特圖中服務平臺也慢慢變小并最終消退。
為了更好地進一步科學研究脈沖頻率對鎂合金超MAO膜外部經濟結構特征的危害,大家對鎂合金超MAO膜的宏觀構造實現(xiàn)了數(shù)學模型并完成了分析:圖3是鎂合金超MOA膜特性阻抗值|Z|在不一樣r值隨θ和ω的轉變曲線圖。圖上一樣的|Z|值遍布彩圖是根據(jù)固定不動r值,根據(jù)分析主要參數(shù)θ和ω所取得的。從圖上我們可以見到,三個圖的特性阻抗值|Z|的遍布顯著一條特點曲線圖被分為左右兩一部分。下半部份的范圍為|Z|值不能調整區(qū),而上部分成|Z|值的可調整區(qū)。針對不能調整區(qū),伴隨著ω值的轉變 |Z|值的轉變 區(qū)段十分小,MOA膜各部分特性阻抗值|Z|沒有顯著差別;針對可調整區(qū),MOA膜各部分特性阻抗值|Z|伴隨著ω值的增加而減少。換句話說,在|Z|值的可調整區(qū),根據(jù)主要參數(shù)脈沖頻率ω,可完成對鎂合金超MAO膜外部經濟結構特征的標準化操縱。 3 結果 脈沖頻率對等離子技術放電負荷及其鎂合金超MAO膜的勻稱性和緊密性擁有很大危害,根據(jù)更改脈沖頻率可對鎂合金超MAO膜外部經濟構造完成精細化管理操縱。