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摘要电解阴极微弧沉积技术是一种在开放的大气环境中，利用微弧放电进行表面处理的新兴技术，它综合了微弧氧化和阴极电化学沉积的优点。本文以TC4试样为处理对象，在TC4试样的表面制备一层氧化铝涂层。实验中分别改变硝酸铝溶液浓度、脉冲电压、脉冲占空比和沉积时间，探讨其对涂层形貌、相组成及涂层厚度的影响。研究结果表明：增大硝酸铝酒精溶液的浓度、直流脉冲电压、脉冲占空比或沉积时间，都会使氧化铝涂层的厚度增加、表面孔洞尺寸增大、孔洞的数量减少，以及表面粗糙度增大。最终得出当硝酸铝浓度为0.4mol/L,脉冲电压为300V，占空比为20%，沉积时间为60min时，得到的氧化铝涂层的耐腐蚀性最佳。28935
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关键词 钛合金；氧化铝涂层；电解阴极微弧沉积；溶液浓度；电参数
毕业论文设计说明书外文摘要
Title The study of the preparing technology of Al2O3 coating on titanium alloy by cathodic plasma electrolytic deposition
Abstract
Cathodic plasma electrolytic deposition is a kind of emerging materials’ surface treatment by using microarc discharging in the open air condition, it combines the advantages of microarc oxidation and cathodic electrodeposition. In this paper, the Al2O3 coating is deposited on the surface of TC4. In the experiments, effects of concentration of the Al(NO3)3 solution, the load voltage, the duty cycle and the deposition time on morphologies, phase compositions and thickness of the coatings were studied. The results shows that, along with the increase of the concentration of the Al(NO3)3 solution, the load voltage, the duty cycle and the deposition time, the Al2O3 coating gets thicker, and the dimensions of the microporous become bigger, but the number of the microporous is less. Besides, the surfaces of the coatings are rougher. It was found that 0.4mol/L of the concentration of the Al(NO3)3 solution, 300V of the load voltage, 20% of the duty cycle and 60min of the deposition time are good conditions of getting the best corrosion resistance of the Al2O3 coating both in theory and practice.
Keywords titanium alloy, Al2O3 coating, cathodic plasma electrolytic deposition, solution concentration, electrical parameters
目 次
1 引言 1
1.1 钛合金介绍 1
1.2 钛合金的表面防护 2
1.3 氧化铝陶瓷涂层 3
1.4 电解阴极微弧沉积技术 4
1.5 课题研究内容和意义 6
2 钛合金表面沉积氧化铝涂层实验 7
2.1 实验材料 7
2.2 实验仪器和设备 7
2.3 实验方法 8
3 实验结果及分析 11
3.1 电解质溶液浓度对制备的氧化铝涂层的影响 11
3.2 脉冲电压对制备的氧化铝涂层的影响 14
3.3 脉冲占空比对制备的氧化铝涂层的影响 17
3.4 沉积时间对制备的氧化铝涂层的影响 20
3.5 氧化铝涂层耐腐蚀性实验 22
结论 26
致谢 27
参考文献 28
1 引言
1.1 钛合金介绍
1.1.1 钛合金的特点
①强度高
钛合金的密度小，但是其强度却较好，所以其比强度高。
②热强度高
钛合金的使用温度高。其比强度可以文持到较高温度，所以它可以在稍高温度下持续工作。
③抗蚀性好
钛合金可以在腐蚀性较强的环境中工作。钛合金能够抵抗很多种腐蚀形式，而且其保持不被化学制剂腐蚀的能力较强。
④低温性能好
钛合金可以在低温下工作，其能够在很低温度的环境中显示较好的力学行为。
⑤化学活性大
钛合金化学性质活泼，与空气中的很多成分能发生很强的作用。当温度较高时，钛合金会与氮作用而形成硬质的氮化钛；当温度较高时，钛合金表面会与氧气反应而生成硬度很大的薄层；当氢的浓度较高时，钛合金与其会生成脆化层。当钛合金中含碳量大于某一数值时，钛合金中会形成硬度高的TiC。钛合金与气体反应而生成的脆硬层的硬化程度约为25%，深度可达0.15 mm。钛合金的化学亲和性很大，这导致它容易在摩擦时与接触面发生粘接现象。
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