石墨烯對鋁合金微弧氧化陶瓷涂層耐磨性能的影響

仇兆忠，殷 波，劉愛蓮，王建永，李學偉

(黑龍江科技大學 材料科學與工程學院, 哈爾濱 150022)

0 引 言

鋁合金具有密度小、比強度高、耐蝕性好、易焊接及易加工等優(yōu)點，在航空航天、汽車、機械制造等工業(yè)中得到廣泛的應用，受到國內(nèi)外研究者的廣泛關注[1-2]。但鋁合金表面強度低、耐磨性差等問題，使其應用范圍受到一定限制，因此,對鋁合金的表面改性和強化有著重要研究價值。微弧氧化技術通過等離子化學和熱化學過程，在材料工件表面形成優(yōu)質(zhì)的陶瓷涂層，實現(xiàn)工件表面強化的目的，是近幾年來備受關注的一種新型金屬表面處理技術。石墨烯原子間由碳碳共價鍵相連，形成穩(wěn)定的二維平面結構，具有優(yōu)異的力學性能[3]、自潤滑[4-5]和導熱性能[6]。近年來，在微弧氧化電解液中添加石墨烯及其衍生物，提高陶瓷涂層耐磨性能得到廣泛應用[7-8]。劉婉穎等[9]系統(tǒng)研究了石墨烯納米片對D16T鋁合金耐磨耐蝕性的影響，結果表明，石墨烯納米片通過放電通道填充涂層中的孔和裂紋，部分石墨烯形成團狀覆于涂層表面，使涂層更加平整、致密，涂層耐磨性和耐蝕性得到明顯提升。張玉林等[10]的研究表明，在鋁合金微弧氧化電解液中添加石墨烯能有效降低陶瓷層表面粗糙度，促進了大量高硬度、高耐磨性的Al2O3和SiO2物相的生成，提高了陶瓷涂層的耐磨性能。因此，在微弧氧化電解液中添加石墨烯提高陶瓷涂層的結構與性能具有重要的研究意義和學術價值。

筆者采用微弧氧化技術在鋁合金表面制備石墨烯摻雜陶瓷涂層，探討石墨烯含量對陶瓷涂層微觀形貌、涂層結構、厚度和耐磨性等涂層性能的影響。……