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15-5PH不锈钢热浸铝硬质阳极氧化复合膜制备研究

杜全强

  不锈钢材不仅具有优良的综合力学性能,还因具有防腐蚀、耐高温等特殊性能而得到广泛应用。但如何更进一步提高不锈钢的表面硬度,同时,降低其摩擦因数,增加不锈钢的自润滑效果一直是改善不锈钢表面性能的热点课题。结合铝及铝合金硬质阳极氧化技术,本文以15-5PH不锈钢为研究对象,首先在其表面热浸铝,再进行含聚四氟乙烯(PTFE)的硬质阳极氧化,得到硬度高,耐蚀性好,且又具有良好自润滑性能的PTFE-Al_2O_3复合膜。 本课题分两步实验完成,第一步在15-5PH不锈钢表面浸铝,制得适合硬质阳极氧化的浸铝层。经过反复试验比较,15-5PH不锈钢最佳浸铝工艺主要参数为:碱洗,酸洗并助镀,浸镀温度范围在630℃~720℃,浸镀时间4min,提升速度约80mm/s,覆盖剂采用NaCl、KCl、Na_3AlF_6及少量碳渣。制得的浸铝镀层由中间合金层和最外层的铝层组成。硬质阳极氧化时,氧化工艺参数为:硫酸浓度18~20%,氧化温度-4~0℃,电流密度2~4A/dm~2,氧化时间40~60min,PTFE含量10~25%,最终制得PTFE-Al_2O_3复合膜。 实验对浸铝层和PTFE-Al_2O_3复合膜都进行了截面SEM和EDS分析,并研究了各工艺指标对浸铝层和PTFE-Al_2O_3复合膜性能的影响。其它工艺条件相同,温度低于720℃时,随着浸镀温度的升高,浸镀层厚度增加,但高于此温度时,浸镀层厚度不再增加并约有减小。若要以得到较厚浸铝层为目的,浸镀时间以4min最佳。通过对得到的硬质阳极氧化膜的SEM分析表明,复合膜层比普通的氧化膜层致密很多。进一步通过膜的EDS可以看出,该膜主要由铝和氧组成,此外含有少量氟。这充分说明电解液中的PTFE微粒已进入氧化膜的微孔内,从而使得它的内部组织比普通氧化膜致密得多。 在NaCl水溶液中对PTFE-Al_2O_3复合膜和普通Al_2O_3氧化膜进行耐腐蚀性试验,结果表明,PTFE-Al_2O_3复合膜的耐蚀性远远优于普通Al_2O_3膜氧化膜。在摩擦试验机上进行的耐磨性实验表明,复合膜的摩擦因数与电解液中PTFE浓度有密切关系,PTFE含量增加,摩擦因数会降低,当浓度超过25%时,摩擦因数变化不再明显。……   
[关键词]:热浸铝;硬质阳极氧化;PTFE-Al2O3复合膜;摩擦因数
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西华大学2011年