磁流變拋光輪表面的微弧氧化處理及其摩擦性能研究.pdf

1、磁流變拋光是一種先進的超精密光學技術(shù)，被譽為光學制造界的革命性技術(shù)。但在磁流變拋光過程中，磁流變拋光輪耐磨性較差，在磁流變液回收裝置處其表面極易被磨損，嚴重影響了磁流變拋光的精度。微弧氧化技術(shù)是近年來興起的一種新型表面處理技術(shù)，可在鋁等金屬及合金表面原位生長一層陶瓷質(zhì)的氧化物膜層，該膜層硬度高，與基體結(jié)合力好，極大的提高了基體的耐磨性能。
　　本文以LY12型鋁制拋光輪為研究材料，采用微弧氧化技術(shù)分別在恒壓和恒流兩種模式下進行改性

2、處理，通過正交試驗法優(yōu)化兩種模式的最佳工藝參數(shù)，并在磁流變液中考查基體和兩種模式最佳參數(shù)制備的陶瓷膜的耐磨性能。摩擦性能測試條件為轉(zhuǎn)速560 r/min，摩擦半徑2 mm，摩擦副為GCr15號軸承鋼小球。
　　在恒壓模式條件下，以硅酸鈉、NaOH和 NaF為考慮因素設(shè)計了三因素三水平的正交試驗。由于試驗中各實驗的起弧電壓相差過大，無法規(guī)定一個恒定的電壓值，因此在每個實驗的起弧電壓基礎(chǔ)上升高相同電壓，綜合考查每個實驗制備的膜層顯微組

3、織和在干摩擦環(huán)境的耐磨性能，結(jié)果表明：恒壓的膜層粗糙度低、孔隙率高、孔徑小，在2.5 N載荷下厚度越大、包含更多α-Al2O3強化相的膜耐磨性越好，相比于鋁基體膜層的磨損量較低，但在5N載荷下膜層均表現(xiàn)磨損失效。
　　在恒流模式條件下，以硅酸鈉、KOH和正相電流密度為考慮因素設(shè)計了三因素三水平的正交試驗，以膜厚和磨損量為指標值進行工藝優(yōu)化，得到的最佳實驗方案為Na2SiO35 g/L、KOH0.5 g/L、正相電流密度10 A/d

4、m2。以最佳實驗方案為基礎(chǔ)，研究單個因素對膜層顯微組織結(jié)構(gòu)和在干摩擦環(huán)境中耐磨性能的影響，結(jié)果表明：三個因素的升高均使得膜層厚度增加，但也導致膜層表面粗糙度上升，裂紋增多，摩擦系數(shù)和磨損量均增大。在5N載荷下，相比于鋁基體，恒流微弧氧化膜層的磨損量明顯降低，均未表現(xiàn)磨損失效。
　　分別在磁流變液中5N載荷下測試鋁制拋光輪以及恒壓和恒流最佳工藝參數(shù)制備的微弧氧化陶瓷膜的耐磨性能，結(jié)果表明：磁流變液具有潤滑的作用，三者摩擦系數(shù)均降低，