不同體系下鑄造鋁合金微弧氧化膜層的耐磨性能研究

    鑄造鋁合金由于其比強度高、比剛度高、密度小、擠壓加工性能良好、鋁資源豐富等原因已被廣泛應用于工程的各個領域.但鑄造鋁合金硬度低、耐磨性差,在惡劣的環境下容易被腐蝕.因此,鑄造鋁合金要得到更廣泛的運用,必須有相應的表面處理技術來改善這些缺點.鋁合金微弧氧化處理技術能夠在鋁合金表面原位生成一層具有高硬度、良好的耐磨和耐腐蝕性能,且和基體具有較強結合力等優異性能的氧化鋁陶瓷膜層.該技術可有效地解決鋁合金表面硬度低、耐磨性差、易腐蝕等缺陷,從而可顯著延長鑄造鋁合金制品的使用壽命.目前,科研人員做了大量的有關鋁合金微弧氧化的研究,但在實際應用中還是遇到很多難題.本文在三種體系下選取最優試樣,然后和基體做摩擦磨損對比試驗.

    實驗材料是自行研制的新型高強度Al-Cu系鑄造鋁合金.首先采用線切割的方法得到30.5mm×7mm×8mm的鑄造鋁合金試樣,然后分別用砂紙由粗到細依次打磨,最后用丙酮除油且經超聲波清洗機清洗.用自制微弧氧化設備分別在鋁酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽體系下對試樣進行溶液配方的微弧氧化實驗.

    本實驗是采用MMS-2A型屏顯式磨擦磨損試驗機評定陶瓷層的耐磨性.測定微弧氧化試樣和基體在往復運動下的耐磨性能和摩擦系數,該實驗中以GDL鋼作為對磨材料,外形尺寸與鋁合金試樣相同.摩擦類型為滑動摩擦,潤滑油選用專用的液壓冷凍油,滴油速度40d/min.載荷100N,轉速200r/min,實驗時間30min.試驗完成后重復對試樣進行清洗和烘干處理并準確稱量出試驗后試樣的質量.算出磨損質量損失.

    結果發現,經過微弧氧化處理的試樣的耐磨性能和基體相比得到顯著提高,且在鋁酸鹽體系中、磷酸鹽體系中、硅酸鹽體系中的耐磨性能的提高幅度依次減弱.