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硅电极电火花表面改性的研究

时间:2015-10-12 9:01:00 来源:中国打火机网

  材料表面改性方法很多,如高能束(激光束、电子束、离子束)表面改性、化学热处理、喷涂各种涂层材料、物理气相沉积、化学气相沉积、电火花表面改性等。而先进的表面处理新技术一直是研究、应用的热点。

  电火花液中放电表面改性处理是近年来发展起来的电火花加工新技术之一。它直接利用火花放电时释放的能量;将一种材料涂覆或扩渗到另一种材料表面;形成合金化的表面层,从而改善被加工工件的表面性能。如利用WC、TC烧结体电极对材料处理后;材料表面性能得到明显提高中电火花行永久性变形,无剥离和裂纹产生。加工表面出现的熔融材料。

  电火花处理后的球铁试样表面形态硅是半导体材料,除了其电阻大还因其热物性,而导致放电点周围热量大,从而使其消耗量大。所以,经多晶体硅电极电火花加工后,试样表面硅含量显著提高。从试验结果看硅不是以涂覆形式而主要是扩渗到另一种材料表面。表1、表2是一组能谱分析结果。未经电火花处理的球铁试样,其硅含量都比较低,而经电火花处理的球铁试样表面的硅含量超过16%,测试点随机采取,部位1、部位2为其中的两点。是经电火花处理的球铁试样基体的能谱分析,其硅含量是1691%,加工条件同。

  表1电火花加工前工件表面能谱分析元素质量分数/%原子数分数表2电火花加工后工件表面能谱分析Table2EDSanalysisresultfortheEDMed元素质量分数%原子数分数%检测部位1检测部位2检测部位检测部位2显微裂纹的产生原因是:1)放电时极高的热应力作用及以后的快速冷却;2)高硅降低了材料的韧性;3)石墨应力集中。

  这3点导致被加工试样表面易在石墨周围产生或扩展显微裂纹。而放电痕边部基体被撕割的痕迹,则说明放电痕心、边部蚀试样表面加入硅,提高了电极电位,表面形成的这一层含硅物质具有极高的耐蚀性。将试样在30%硝酸溶液中浸放1h经电火花加工过的试样不腐蚀,而未经电火花加工的试样腐蚀严重。是45钢试样腐蚀后的情况,加工条件:脉冲宽度30s脉冲间隔40Us峰值电流1人正极性加工。试样下方未经电火花加工,腐蚀严重,呈深色,腐蚀掉的厚度为90Um.试样上方经电火花加工,不被腐蚀而呈白亮,但白亮表面上有少量深色蚀点,这是因为电极表面有凹坑造成被加工试样表面有相应未加工的地方(凸出),这些地方不耐蚀。

  22电火花精加工混粉电火花加工技术已得到发展、应用111.用硅电极加工试样,极间会充满大量的硅粉末,尤其是正极性加工时。这除了电极材料本身特性外,还由于正极表面放电点远比负极表面放电点大,负极的电流密度远远大于正极电流密度,因而负极放电点的温度必然高于正极放电点的温度。这样,经过一次放电,负极表面便蚀除较多的材料,形成较深的放电蚀坑;而正极表面则由于热量相对分散,只能蚀除较少的材料,形成浅而平的放电蚀坑。本试验条件下,正极性加工时,当加工参数合理,可达到粉末混入加工的目的。微细的半导电粉末的介入降低了极间介质的抗击穿强度,粉末在静电场的作用下容易聚集,并参与放电过程,形成串联放电使得放电通道得到扩张,能量密度因而减小,使得熔池趋向于变浅。是45钢经电火花加工后的表面金相形态,加工条件:脉冲宽度3Ws脉冲间隔40Us峰值电流1A.a和b工艺上的区别仅是极性的差异。正极性加工形成相互重叠的圆状放电痕,放电痕呈白亮;负极性加工形成翻白边的蚀坑。正极性加工时整个加工面放电更分散、均匀,每个放电通道能量很小,且放电通道顶点呈圆状,电流密度均匀,因此,每个放电通道蚀除量很小、很均匀,在金相显微镜下就看到了白亮相互重叠的圆状放电痕。负极性加工比正极性加工时整个加工面放电的分散及均匀程度要差,且放电通道顶点呈圆锥状,电流密度更大,因此,每个放电通道蚀除量较大、不均匀,在金相显微镜下就看到了白亮翻边包围着较深的蚀坑。

  3结论采用工业纯硅电极对试样进行电火花加工,试样表面◎1994-20除1状况有所区别边f愚困难些。PublishingH.AlMp获le明显可超过是以扩渗形式进入45钢试样电火花加工表面形态到另一种材料表面。

  经电火花加工过的试样耐蚀性得到极大提高。将45钢试样在30%硝酸溶液中浸放1h经电火花加工过的试样不腐蚀,而未经电火花加工的试样腐蚀严重,腐蚀掉厚度9Wm.电火花加工球铁石墨基本未脱落,但石墨周围易产生或扩展显微裂纹。

  试样经电火花处理后的高硅层厚度在数微米以上,其结合强度非常高,进行永久变形无剥离和裂纹产生。

  本试验采用硅电极对试样进行正极性加工时,当工艺参数合理,试样可获得良好的表面质量,达到粉末混入加工的目的。

  短了平衡氧化阶段,同时a-AVh的比例提高。但过大的电导率将会造成离子弧能量的局部集中,增大膜层被烧蚀的可能性。

  表2电解液在不同温度下的电导率1)对于6063铝合金,兼顾陶瓷膜成膜速度和膜层质量的2)铝合金微弧氧化陶瓷膜层的基本相为a-Al/和Y- A;23,两相比例随电解液电导率的提高而增大。

  3)陶瓷层生长速度随电解液体系电导率的提高而增加,但当电导率超过一定限度后,表面质量降低。

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