鎂合金微弧氧化中局部燒蝕現(xiàn)象及其解決方案研究.pdf

1、微弧氧化是一種新興起的材料表面處理方法，是在陽(yáng)極氧化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)。其原理是通過(guò)電參數(shù)和電解液的匹配調(diào)整，在陽(yáng)極表面產(chǎn)生微區(qū)弧光放電原位生長(zhǎng)出一層陶瓷膜。在鎂合金微弧氧化過(guò)程中存在一種氣體持續(xù)燃燒現(xiàn)象，一旦這種局部燒蝕現(xiàn)象持續(xù)發(fā)生將會(huì)燒蝕鎂合金基體，造成處理工件報(bào)廢。這成為限制鎂合金應(yīng)用的最關(guān)鍵性問(wèn)題。 本文以鎂合金AZ91D為研究材料，觀察了鎂合金試樣和鎂合金摩托車輪轂在進(jìn)行微弧氧化處理過(guò)程中出現(xiàn)的局部燒蝕現(xiàn)象

2、，通過(guò)大量不同工藝條件下的試驗(yàn)和觀察，進(jìn)行了鎂合金微弧氧化溶液和電參數(shù)優(yōu)化。研究表明：當(dāng)電解液配方為：Na2SiO313g/L、KF12g/L、NaOH4g/L，脈沖頻率700Hz，占空比20％時(shí)，能夠有效的抑制局部燒蝕現(xiàn)象的發(fā)生。為了解決這種局部燒蝕問(wèn)題進(jìn)行了氧化過(guò)程中電弧控制的研究。自然熄弧和強(qiáng)制熄弧是電弧熄滅的兩種方式，比較了兩種電弧的現(xiàn)象，并討論了兩種熄弧狀態(tài)下得到的微弧氧化陶瓷層的性能。結(jié)果表明：自然熄弧狀態(tài)下得到的陶瓷膜粗糙

3、，表面有孔洞，導(dǎo)致工件失效；強(qiáng)制熄弧狀態(tài)得到的膜層表面光滑，陶瓷膜與基體結(jié)合緊密。 研究表明，微弧氧化過(guò)程可分為陽(yáng)極氧化、微弧氧化、大弧放電三個(gè)階段。微弧氧化膜層主要相組成為MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4，主要元素為O、Mg、Al、Si、F。鎂合金微弧氧化過(guò)程實(shí)質(zhì)是單個(gè)微區(qū)放電的累計(jì)效果，鎂合金試樣放入電解液中，通電后表面立即生成一層很薄且透明的絕緣膜，與電解液接觸的氣泡在強(qiáng)電壓下被擊穿，擊穿時(shí)電子碰撞的能量將使這部分氣

4、體離解，等離子體產(chǎn)生，有氣體放電現(xiàn)象，發(fā)生一系列的高溫反應(yīng)，生成陶瓷膜層。 為了研究鎂合金微弧氧化需要什么樣的電源形式，在直流脈動(dòng)、交流脈動(dòng)和帶放電回路的三種電源形式下對(duì)鎂合金進(jìn)行微弧氧化實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)：直流脈動(dòng)形式下進(jìn)行微弧氧化會(huì)產(chǎn)生連續(xù)弧燒損試樣；交流脈動(dòng)形式由于負(fù)脈沖的存在能夠抑制連續(xù)弧的產(chǎn)生，但是由于負(fù)電壓的存在生成的膜層表面有大量的附著物，膜層粗糙；帶放電回路的電源形式設(shè)計(jì)原理為在正脈沖過(guò)后再在負(fù)載兩端增加一放電回路，