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程英亮教授对微弧氧化膜击穿机理研究取得新进展

发布者:发布时间:2018-11-22浏览量:

     近日,我院程英亮教授对微弧氧化膜击穿机理研究取得新进展。微弧氧化(Micro arc oxidation)又称等离子体电解氧化(Plasma electrolytic oxidation PEO)是一种对AlMgTi等阀金属或其合金进行表面处理的技术。该技术利用电化学方法使材料表面出现等离子体火花放电,在多种物理化学交互作用下,材料表面原位生成陶瓷多孔氧化膜的技术。通常认为通常认为微弧氧化技术对非阀金属(如铁、铜、镍等)不能进行处理。文献中有少量研究报道在碳钢表面能够直接制备得到PEO膜层,但其成膜机理未能更进一步认识。

程英亮教授团队硕士研究生李智等通过对Q345碳钢在铝酸钠体系的PEO研究发现,微弧氧化初期在其表面沉积的磷酸铝与氧化铝磷酸铝薄膜是碳钢能被微弧氧化处理并产生等离子体火花的关键。在目前的微弧氧化理论中,人们普遍认为微弧氧化过程产生的气体击穿诱发了随后的氧化膜发生电介击穿,因此气体击穿发生在氧化膜击穿之前。然而,李智等人的发现趋向于支持金属表面首先生成绝缘膜,此后,绝缘膜发生击穿,最后导致气体击穿的观点。该工作得到了审稿专家的高度肯定:“In my point of view the presented results are groundbreaking enough to justify their publication in Electrochimica Acta.

该工作题目为:A re-understanding of the breakdown theory from the study of the plasma electrolytic oxidation of a carbon steel — a non-valve metal)。链接:(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013468618317195#!)

1抛光碳钢在5%占空比中有无搅拌下的等离子体电解氧化过程

a)有无电解液搅拌下的抛光碳钢时间-电位变化(b)无搅拌下的碳钢表面火花形貌图(c)有搅拌下的碳钢表面火花形貌图

 

2 碳钢等离子体电解氧化过程原理图

a)未通电 b)通电(c)碳钢表面的磷酸铝与氧化铝磷酸铝混合物沉积过程

d)电介质膜层击穿中的等离子体放电(e)等离子体电解氧化稳定击穿放电阶段 

 


3 碳钢PEO击穿放电顺序图 a-b-c

 

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