能量輸出模式對鎂合金微弧氧化陶瓷層生長過程的影響-資料下載頁

　　

【正文】 峰值電流密度對微弧氧化陶瓷層厚度的影響同研究脈寬、脈數的方法一樣，研究峰值電流密度對陶瓷層厚度的影響實驗也是分為兩組實驗來進行，設定的電參數為脈數550，脈寬分別取15us、30us，改變峰值電流密度分別為50 A/dm100A/dm200A/dm300A/dm400 A/dm2。首先選電參數是脈數550，脈寬15us，改變峰值電流密度分別為50 A/dm100A/dm200A/dm300A/dm400 A/dm2。以實驗前的試樣為基準對實驗后試樣進行厚度測量，所得數據如表310表310脈寬30us脈數550時的厚度值峰值電流密度（A/dm2）50100200300400厚度（μm）分析表33中數據，脈寬15us脈數550時，試樣上陶瓷層厚度隨峰值電流密度變化的趨勢如圖314。圖314 厚度隨峰值電流密度變化曲線然后選電參數是脈數550，脈寬30us，改變峰值電流密度分別為50 A/dm100A/dm200A/dm300A/dm400 A/dm2。以實驗前的試樣為基準對實驗后試樣進行厚度測量，所得數據如表311表311 脈寬30us脈數550時的厚度值峰值電流密度（A/dm2）50100200300400厚度（μm）分析表325中數據，脈寬30us脈數550時，試樣上陶瓷層厚度隨峰值電流密度變化的趨勢如圖315。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。峰值電流密度對微弧氧化陶瓷層表面形貌的影響下面我們來觀察峰值電流密度對陶瓷層表面形貌的影響，對在電參數為脈數550，脈寬15us，改變峰值電流密度分別為50 A/dm100A/dm200A/dm300A/dm400 A/dm2時進行實驗得到的試樣分別在SEM下掃描各得到下面一組掃描照片，如圖316。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成，且呈粗糙多孔形態。看了一明顯的看到隨著峰值電流密度的增加陶瓷層的空洞直徑接近成倍的增大。造成這種現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。峰值電流密度對微弧氧化生成單位厚度陶瓷層消耗能量的影響在觀察峰值電流密度對生長能量的影響時，我們取脈數為550，脈寬分別取15 us， 30 us改變峰值電流密度，看生長能量的變化。首先，我們看脈寬為15 us，脈數為550時生長能量隨峰值電流密度變化，數據見表312。表312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 /μmdm2)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。圖317 生長能量隨峰值電流密度的變化然后，我們看脈寬為30 us，脈數為550時生長能量隨脈數變化，數據見表313。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 /μmdm2)生長單位厚度消耗能量隨脈數的變化趨勢如圖318。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。當電流很大時，除氧化來不及發生而以熱能形式消耗外，電解質也有一定電阻，也以熱能的形式向環境散失， 所以從節能的角度的考慮應盡量減小峰值電流密度。 等電通量下參數對微弧氧化的影響以上我們對單個參數對微弧氧化陶瓷層和單位厚度能量消耗的影響。接下來，我們研究多參數共同作用而電通量相同的情況下微弧氧化過程中能量的消耗情況。實驗數據見表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）脈數峰值電流密度（A/dm2）厚度（μm）單位能耗(KJ /μmdm2)6055040030110040015220040060550300301100300152200300605502003011002001522002006055010030110010015220010060550503011005015220050不同參數條件下進行微弧氧化所生成陶瓷層厚度的變化趨勢見圖319。圖319 不同參數條件下生成陶瓷層厚度的變化趨勢不同參數條件下進行微弧氧化，生成單位厚度陶瓷層所消耗能量的變化趨勢見圖320。圖320 不同參數條件下進行微弧氧化消耗能量的變化趨勢由以上圖表我們可以清晰的看到，隨著峰值電流密度的增加陶瓷層厚度同之前所述一樣整體增加，而當脈數為1100，脈寬為30μs的情況下陶瓷層厚度增加最明顯。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，而當脈數為1100，脈寬為30μs的情況下單位能耗卻增加較少。由此，我們可以確定脈數為1100，脈寬為30μs的組合是微弧氧化較節省能量的一種參數組合。我們可以根據工件對膜層厚度的要求選擇不同的峰值電流密度。第四章 結論本課題通過一系列的微弧氧化實驗，研究了在微弧氧化過程脈寬、脈數峰值電流密度對微弧氧化陶瓷層生長的影響，得出了以下的結論：隨著脈寬的增大陶瓷層生長速率增大，致密度明顯下降，生長單位厚度的陶瓷層所消耗的能量增多。隨著脈數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。隨著峰值電流密度的增大陶瓷層生長速率增大，致密度明顯下降，生長單位厚度的陶瓷層所消耗的能量明顯增多。綜合考慮各參數對陶瓷層的影響發現，對于生長速率而言峰值電流密度的影響略大于脈數而脈寬影響最小；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，脈數影響最小。就本實驗條件下所得結果分析可得，在脈數1100，脈寬30μs的情況下進行微弧氧化生長速率較快，制備單位厚度的陶瓷層所消耗的能量較少。峰值電流密度為50 A/dm2時， KJ /μmdm2；峰值電流密度為50 A/dm2時， KJ /μmdm2。因此這一參數組合是微弧氧化工藝中較好的參數