鎂合金環(huán)保型等離子體電解氧化工藝及膜層性能研究.pdf

1、鎂及其合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的金屬之一，然而，耐蝕性差卻成為制約其發(fā)揮性能優(yōu)勢(shì)的主要因素之一。因此，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪?qiáng)現(xiàn)有鎂合金的耐蝕性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。等離子體電解氧化(PEO)是近年來(lái)在普通陽(yáng)極氧化基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一種新技術(shù)，它采用較高的能量密度，通過(guò)等離子體化學(xué)、電化學(xué)和熱化學(xué)的共同作用，在A1、Mg、Ti等閥金屬表面原位形成類陶瓷膜層，極大地提高了金屬的耐蝕、耐磨、絕緣等性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、 針對(duì)鎂合金耐蝕性差及目前等離子體電解氧化存在的一些不足，本文對(duì)AZ91D鎂合金無(wú)Cr、F、P環(huán)保型PEO電解液配方及其工藝進(jìn)行了研究。試驗(yàn)采用正交優(yōu)化設(shè)計(jì)，以點(diǎn)滴試驗(yàn)時(shí)間、顯微硬度為評(píng)定指標(biāo)，并對(duì)正交試驗(yàn)的分析方法作了創(chuàng)新，提出了綜合平衡法與滿意度法相結(jié)合的新方法，優(yōu)化了電解液主要成分的含量。 采用電壓一時(shí)間曲線、膜厚一時(shí)間曲線、成膜過(guò)程中試樣表面微觀形貌變化的觀察以及點(diǎn)滴試驗(yàn)等方法對(duì)影響鎂合金PEO工藝成膜效果的主要

3、工藝參數(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，不同工藝下得到的氧化膜具有相似的表面形貌，均為多孔狀結(jié)構(gòu)，隨著電流密度的升高、氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，所得膜層的厚度增加，表面粗糙度增加，膜層表面的孔隙變大，膜層的耐腐蝕性增加。綜合比較不同工藝參數(shù)下膜層的成膜效果發(fā)現(xiàn)，在15mA/cm。電流密度和30rain氧化時(shí)間下得到的膜層具有最好的綜合性能，過(guò)高的電流密度和過(guò)長(zhǎng)的氧化時(shí)間都不利于膜層耐腐蝕性能的提高，且表面粗糙，膜層出現(xiàn)微裂紋。采用XRD、EDS、SEM對(duì)氧

4、化膜層成分、形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明，膜層主要由MgO、MgSi03、MgAl204和A1203組成。氧化膜的成分與電解液的組成有很大的關(guān)系。電解液中的Na2Si03使氧化膜中含有MgSi03；有機(jī)胺的加入提高了膜層中Al的含量；過(guò)氧化物為成膜過(guò)程提供氧氣。鎂合金氧化膜比較均勻致密，表面為多孔狀，并對(duì)多孔狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)膜的多孔結(jié)構(gòu)與膜的生長(zhǎng)過(guò)程和火花放電過(guò)程有很大的關(guān)系。膜層與基體金屬呈鋸齒狀契合，在試樣的不