納米BN 顆粒對7075 鋁合金微弧氧化膜結構及耐磨性能的影響

楊 帆，齊玉明，傅文愷，黃 鑫，崔學軍

(四川輕化工大學材料科學與工程學院 材料腐蝕與防護四川省重點實驗室，四川 自貢 643000)

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7075 鋁合金屬于Al-Zn-Mg-Cu 系超硬鋁合金，以其強度高而被廣泛應用于航空航天、汽車、船舶等領域[1-4]。但在復雜工況環境下，鋁合金構件不僅要考慮自身強度、硬度等特性，還要綜合考慮其耐磨性和耐蝕性，以確保裝備系統安全可靠運行。

微弧氧化(Micro Arc Oxidation，MAO)技術是鋁合金表面性能強化最為有效的方法之一[5-8]，能在鋁合金表面原位生長出高硬度的氧化鋁陶瓷涂層，進而改善鋁合金的摩擦學性能。微弧氧化是在高壓通電下，在金屬表面瞬間產生高溫和高壓，將先前生成的陽極氧化膜擊穿，金屬熔融物從放電通道中噴涌而出，以成膜-擊穿-熔化-燒結-再成膜的多次循環過程，形成多孔結構的陶瓷膜層[9]。齊玉明等[10]的研究結果表明，微觀孔隙是腐蝕向基材/涂層界面擴散致使金屬基材腐蝕失效的“捷徑”，是加速MAO 涂層腐蝕防護失效的重要原因之一。劉百幸等[11]的研究表明，微弧氧化涂層在摩擦過程中的失效形式主要是多孔結構在接觸應力作用下崩潰形成的硬質顆粒加劇了磨損失效進程。一般情況下采用基礎配方電解液微弧氧化生成的膜層耐腐蝕耐磨性能有限，可以通過向電解液摻雜顆粒，從而改變涂層的成分、厚度和形貌，有利于改善其耐腐蝕、抗磨等特性[12-17]。

一般選用堅硬耐磨的顆粒作為添加劑，可以通過向電解液中加入如納米二氧化鈦[18]、納米二氧化硅[19]、納米氧化鋁[20]等納米顆粒以起到提高硬度、降低磨損率等效果。……