選用試驗中優(yōu)化出的硅酸鈉體系，即Na2SiO3為8 g/l，KOH為2 g/l為基礎(chǔ)電解液，引入超聲波技術(shù)，研究其對加入不同第二相粒子、無機添加劑等構(gòu)成的新的電解液中生成的PEO陶瓷層的影響。
一、與SiC共同作用
選用優(yōu)化出的SiC濃度(8 g/l)，引入超聲波技術(shù)對試樣進行等離子體電解氧化。圖3-39為添加SiC的等離子體陶瓷層X-ray衍射譜。


 
 
由圖3-39可見，引入超聲波技術(shù)后，Al2SiO5相的衍射峰相對圖3-39(b)得到提高。分析認為，超聲波技術(shù)能夠促進等離子體電解氧化過程，使其進行的更加充分，因而最終反映產(chǎn)物Al2SiO5增多。等離子體電解氧化陶瓷層的表面沉積了更多的細小顆粒，從而填充放電孔洞更加充分，使膜層孔洞減少。由高倍圖3-40(b)觀察發(fā)現(xiàn)，這些孔洞只存在于氧化膜層的表面，并不是穿過氧化層的通孔。分析認為，等離子體電解氧化陶瓷層表面形貌的改變主要是由于超聲波對電解液以及電解液中添加的第二相粒子的強烈攪拌、驅(qū)動作用。這種作用不僅使第二相粒子分布的更加均勻，而且一定程度上控制了顆粒尺寸。
二、與MoS2共同作用
選用優(yōu)化出的MoS2濃度(5 g/l)，引入超聲波技術(shù)對試樣進行等離子體電解氧化。超聲波技術(shù)下添加MoS2的等離子體電解氧化陶瓷層的X-ray衍射譜如圖3-41所示。由圖3-41可見，在等離子體電解氧化陶瓷層的X-ray衍射譜中出現(xiàn)了Al3Mo相的衍射峰。這再次說明超聲波技術(shù)能夠促進等離子體電解氧化反應(yīng)的充分進行。
 


 
 
 
引入超聲波技術(shù)后，添加MoS2的等離子體電解氧化陶瓷層的表面形貌如圖3-42所示。由低倍圖3-42(a)可見，此時PEO陶瓷層表面的孔洞明顯減少，第二相粒子堆積現(xiàn)象明顯。這同樣得益于超聲波技術(shù)對于等離子體電解液以及第二相粒子的強烈攪拌和驅(qū)動作用。
三、與MgO共同作用
選用優(yōu)化出的MgO濃度(8 g/l)，引入超聲波技術(shù)對試樣進行等離子體電解氧化。圖3-43為添加MgO的等離子體陶瓷層X-ray衍射譜。與圖3-28相比較而言，鎂鋁尖晶石相(MgAl2O4)的衍射峰明顯增多，這說明等離子電解氧化過程中，超聲波使納米MgO能夠更好的沉積在試樣表面，更加充分的參與等離子體電解氧化反應(yīng)。
 


 
 
超聲波技術(shù)下添加納米MgO粉的PEO陶瓷層的表面形貌如圖3-44所示?？梢?，納米MgO較好的填充了放電孔洞，使陶瓷層表面孔洞減少，并且納米MgO在PEO陶瓷層表面較好的沉積，相互之間堆積而成更大的顆粒，進而可以填充更大的放電孔洞。
對等離子體電解氧化陶瓷層表面進行的EDS點分析，結(jié)果如圖3-45所示，分別對應(yīng)圖3-44(b)中的spectrum1和spectrum2兩點。可以看出圖中出現(xiàn)了元素Mg的譜線，并且spectrum2點的強度明顯高于spectrum1點，這與未引入超聲波技術(shù)時相同。而且相對于未引入超聲波技術(shù)時兩點的元素含量均有所提高，以spectrum2點為例，Mg元素含量由1。46at%提高到了2.49at%。這說明超聲波在等離子體電解氧化反應(yīng)過程中能夠促進第二相粒子(MgO)的沉積，提高其參與電化學(xué)反應(yīng)和等離子體化學(xué)反應(yīng)的能力。
四、與混合添加劑共同作用
選用優(yōu)化出的混合添加劑濃度(T為15 g/l)，引入超聲波技術(shù)對試樣進行等離子體電解氧化。圖3-46和圖3-47分別是引入超聲波后多種添加劑共同作用的PEO陶瓷層X射線衍射譜和掃描電鏡照片。由圖3-46可見，引入超聲波技術(shù)后，不僅出現(xiàn)了WAl12相，同時檢測到AlBO3相的衍射峰，說明此時電解液成分更加充分的參與PEO過程。
 


 
 
對等離子體電解氧化陶瓷層表面進行的EDS點分析，結(jié)果如圖3-48所示，分別對應(yīng)圖3-47(b)中的spectrum1和spectrum2兩點?？梢钥闯?，圖3-48中出現(xiàn)了W的衍射峰，而且兩點W峰強度均很大。spectrum1點W元素含量達到了4。17at%。分析認為在等離子體電解氧化反應(yīng)過程中，WO42-很容易吸附到陽極鋁合金基體的表面形成均勻、致密的氧化膜。有助于等離子體電解氧化反應(yīng)的進行。同時吸附在鋁合金基體的WO42-成為外來雜質(zhì)放電中心，產(chǎn)生等離子放電，使氧化膜層在表面熔融、燒結(jié)，形成具有陶瓷結(jié)構(gòu)的膜層。圖3-49(a)、(b)為多種添加劑共同作用的PEO陶瓷層同一側(cè)斷面在不同放大倍數(shù)下的形貌圖。可見，膜層厚度接近200μm，且為不規(guī)則生長狀態(tài)。膜層厚度的增加很好的改善了PEO陶瓷層的性能，使其能夠符合具有特殊要求的某些零部件的生產(chǎn)。不規(guī)則生長狀態(tài)證明了等離子體電解氧化過程中產(chǎn)生了滲透氧化，使生成的陶瓷層與基體之間呈現(xiàn)冶金結(jié)合狀態(tài)。
圖3-49(c)為多種添加劑共同作用的PEO陶瓷層另外一側(cè)斷面的形貌圖。通過與圖3-49(b)的對比可以發(fā)現(xiàn)，兩個側(cè)面的膜層厚度差別很大，一側(cè)接近200μm，一側(cè)卻只有20μm左右。分析認為，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因主要是由于超聲波技術(shù)的引進。超聲波能夠大大提高電解液中金屬離子的有效濃度以及陰極附近擴散層中放電金屬離子的濃度，從而使正對陰極一側(cè)的陶瓷層膜層厚度增加顯著。同時由于正對陰極一側(cè)金屬離子的富集，背離陰極一側(cè)的金屬離子的濃度相對下降，所以這一側(cè)等離子體電解反應(yīng)生成的陶瓷層厚度較未引入超聲波技術(shù)時沒有增加反而有減小的趨勢。http://m.zhdtlyjq.com