论文总字数：20312字

摘 要

目前，铝合金因其质轻、易加工等特点成为了发动机材料之一，但它的表面性能较差。本课题采用MAO-100型微弧氧化电源，在铝合金汽缸内表面形成氧化铝陶瓷层，研究电参数对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层性能的影响。对铝合金汽缸进行不同峰值电流、脉宽的微弧氧化处理，采用电子数显内径千分表测定微弧氧化陶瓷层厚度，通过粗糙度仪RA-200测量微弧氧化陶瓷层粗糙度值，借助扫描电子显微镜观察微弧氧化陶瓷层表面微观形貌。

研究结果表明：峰值电流由60A增至120A，电压随时间的延长而增加，陶瓷层厚度增加，表面由致密变得多孔，微孔尺寸变大，数量减少，表面粗糙度增加。脉宽从40μs增至100μs，电压随时间延长而增加，陶瓷层厚增加，陶瓷层表面放电微孔孔径增大，微孔数量减少，表面粗糙度增加。

关键词：微弧氧化 铝合金汽缸 峰值电流 脉宽 陶瓷层

The effects of electric parameters on the performance of micro-arc oxidation layer of aluminum alloy ceramic cylinder

Abstract

Currently, due to light weight and easy processing characteristics aluminum becomes one of the engine materials. It’s surface has poor performance. Micro-arc oxidation ceramic coating is formed on inner surface of the aluminum cylinder by using MAO-100 Micro-arc oxidation power in this paper. Research the impact that electrical parameters have on aluminum cylinder micro-arc oxidation ceramic layer. Changing peak current and pulse width to treat the aluminum. Power supply for micro-arc oxidation records voltage changes with time. Electronic digital display dial caliper measures micro-arc oxidation ceramic layer thickness. Roughness tester RA-200 measures micro-arc oxidation ceramic coating roughness. Micro-arc oxidation ceramic coating surface microstructure is observed by scanning electron microscope.

The results show that, voltage increases with time along with the peak current increasing from 60A to 100A, The thickness increases. A dense surface oxide film becomes porous and surface pore size becomes larger, the number of pores reduces and the surface roughness increases. With pulse width from 40μs to 80μs, voltage increases with time. Ceramic layer thickness increases. Ceramic layer surface discharge pore size increases and the number of pores reduces, surface roughness increases.

Key Words: Micro-arc oxidation; Aluminum cylinder; Peak current; Pulse width;

Ceramic layer

目 录

摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1 铝合金的特点

1.2 铝合金表面处理工艺

1.3 微弧氧化技术概论

1.3.1 微弧氧化技术原理

1.3.2 微弧氧化技术的特点

1.3.3 影响微弧氧化陶瓷层的主要因素

1.4 微弧氧化技术国内外研究进展及应用前景

1.5 研究意义及技术路线

1.5.1 研究意义

1.5.2 技术路线图

第二章 实验方案

2.1 实验准备

2.1.1 实验试样

2.1.2 实验溶液

2.2 实验仪器与设备

2.3 实验方法

2.3.1 实验原理

2.3.2 试验流程

2.4 铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层性能的评价

第三章 实验结果分析与讨论

3.1 峰值电流对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层性能的影响

3.1.1 峰值电流对铝合金汽缸微弧氧化工作电压的影响

3.1.2 峰值电流对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层厚度的影响

3.1.3 峰值电流对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层微观表面形貌的影响

3.1.4 峰值电流对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层粗糙度的影响

3.2 脉宽对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层性能的影响

3.2.1 脉宽对铝合金汽缸微弧氧化工作电压的影响

3.2.2 脉宽对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层厚度的影响

3.2.3 脉宽对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层微观表面形貌的影响

3.2.4 脉宽对铝合金汽缸微弧氧化陶瓷层粗糙度的影响

第四章 结论

参考文献

致 谢

第一章 绪论

1.1 铝合金的特点

铝合金具有密度小、质量轻的突出优点。铝的密度是2.7×10³kg/m³，约为铁的1/3。作为结构材料中的有色金属，用它制造构件或零件，可使整体结构的重量大大减轻。并且铝合金强度高，接近或超过优质钢，塑性好，易于加工成型，可制成各种形状的材料，具有优良的导热性、导电性和抗蚀性。另外，铝还是地壳中分布最广、储量最多的金属元素之一。因为铝合金优异的结构性能和铝元素丰富的储量，使得铝合金成为最具吸引力的结构材料之一，被广泛应用于汽车制造、航空航天、医疗、建筑、交通运输以及电子等行业^[1]。

虽然铝合金具有很多优点，但相比于其他金属及其合金，铝合金的表面耐磨性、耐蚀性和硬度较差，导致其使用寿命大幅度降低，极大地限制了铝合金零部件在各个领域的广泛应用。通过长期的生产实践和科学实验，通过表面处理的方法可以改善铝合金的性能，延长其使用寿命。

1.2 铝合金表面处理工艺

铝合金表面处理工艺常用的传统技术有热喷涂、电镀、激光熔覆、离子注入及阳极氧化等。

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