论文部分内容阅读
本文通过微弧氧化(MAO)方法,分别利用硅酸盐和铝酸盐两种电解液体系在Q235钢基体表面原位生长出一层陶瓷膜,系统研究了陶瓷膜的相组成、表面形貌和截面形貌、表层元素含量和陶瓷膜元素分布;在制备陶瓷膜的基础上,进行了二氧化钛的掺杂,即制备出了含钛氧化物的复合陶瓷膜,并系统研究了电解液组成和各工艺参数对复合陶瓷膜的影响,初步分析了陶瓷膜的生长过程。利用X射线衍射仪(XRD)研究陶瓷膜的相组成,利用扫描电子显微镜(SEM)观察陶瓷膜的表面和截面形貌,利用能谱仪(EDS)检测陶瓷膜表层的元素含量和陶瓷膜元素分布,利用抗热震实验评价陶瓷膜的结合强度。研究表明,Q235钢基体在硅酸盐体系中制备的陶瓷膜主要由铁和硅元素所组成,XRD分析表明陶瓷膜中无晶相物质;陶瓷膜表面呈现出大量且粗糙的圆形堆积物,具有明显的烧结熔融痕迹,残留些类似火山喷发的小孔;陶瓷膜从内到外,硅元素减少,而铁元素增加;当Na2SiO3·9H2O为0.05mol/L,NaH2PO2·H2O为2g/L,峰值电流密度为13A/cm2,电源频率为2000Hz,反应时间为10min时,微弧氧化制备的陶瓷膜外观较为均匀致密,抗热震性能较好。Q235钢基体在铝酸盐体系中,制备出的陶瓷膜主晶相为FeAl2O4,同时还含有非晶态的铁氧化物,表面形貌较硅酸盐体系制备的陶瓷膜致密且均匀;陶瓷膜从内到外,铝元素的变化趋势在减少,而铁元素在增加;当NaAlO2为8g/L,NaH2PO2·H2O为1g/L,峰值电流密度为13A/cm2,电源频率为2000Hz,反应时间为18min时,陶瓷膜较为均匀,但是抗热震性能不如硅酸盐体系制备的陶瓷膜。分别在上述两种电解液体系中,加入粉体二氧化钛,制备出了含钛氧化物的复合陶瓷膜。硅酸盐体系制备出的复合陶瓷膜晶相由A-TiO2和R-TiO2混合组成,而铝酸盐制备出的复合陶瓷膜的主晶相为A-TiO2,两种体系制备的复合陶瓷膜均含有大量的非晶态的铁氧化物。随着二氧化钛加入量的提高,陶瓷膜中的钛元素含量增加显著;而工艺条件对钛元素含量的变化不是很显著。两种体系比较,铝酸盐体系制备的复合陶瓷膜中的钛元素含量更高;铝酸盐体系下,加入15g/L二氧化钛时,复合陶瓷膜中的钛元素含量高达71.0%,而同样条件下硅酸盐体系制备的陶瓷膜中含量为41.6%。