AZ31鎂合金等離子體電解氧化及SiC納米粒子對膜層性能的影響.pdf

1、鎂合金具有重量輕、資源豐富等一系列顯著的優(yōu)勢，然而其耐蝕、耐磨性很差，成為制約鎂合金進(jìn)一步應(yīng)用的瓶頸。等離子體電解氧化(Plasma electrolyticoxidation，PEO)可以在鎂合金表面生成陶瓷膜，顯著提高其表面性能。為了進(jìn)一步提高鎂合金PEO膜層的性能以及理解鎂合金PEO過程的機(jī)理，本文選用AZ31鎂合金分別在磷酸鹽與硅酸鹽混合體系和鋁酸鹽體系中進(jìn)行研究，考察了SiC納米粒子對PEO行為和膜層性能的影響，分析了AZ31

2、鎂合金在不同電解液中的PEO成膜規(guī)律和不同微觀結(jié)構(gòu)。
　　在12g/LNa2SiO3+15g/L(NaPO3)6體系中，通過在高電流密度(HC)和低電流密度(LC)以及是否添加碳化硅(添加量2g/L)考察了電流密度和碳化硅的添加對PEO行為和膜層性能的影響。在HC下的膜層生長速度快于LC條件下的膜層（同樣添加碳化硅的HC-SiC試樣成膜速度快于LC-SiC試樣）。在相同的電流密度下，SiC的添加可以使PEO膜層厚度相應(yīng)增加，處理1

3、200s時，HC和HC-SiC試樣厚度分別為121μm和126μm，而LC和LC-SiC試樣厚度分別為76μm和88μm。XRD的結(jié)果表明，在不同條件下形成的膜層都含有大量的非晶相（可能與膜中硅和磷的成分有關(guān)），此外膜中的晶相主要組成為Mg2SiO4和MgO。XRD的結(jié)果同時也證實(shí)了SiC參與了成膜。同時，掃描電鏡的結(jié)果也觀測到了SiC顆粒在膜中的存在，和XRD的結(jié)果相互證實(shí)。采用微動磨損試驗(yàn)考察了反應(yīng)時間為1200s的不同膜層的耐磨性

4、，結(jié)果表明，低電流密度下形成的LC膜層耐磨性高于HC條件下形成膜層的耐磨性，這可能與HC條件下膜層的致密度的降低有關(guān)。在兩種不同電流密度下，SiC的加入均可以顯著提高膜層的耐磨性，這可能與SiC提高膜層厚度及在耐磨性能表現(xiàn)上的均勻性有關(guān)。通過在該電解液體系的處理，不同條件下的膜層均提高了AZ31鎂合金的耐腐蝕性。
　　在鋁酸鹽電解液體系中，隨著電解液(NaAlO2)濃度的提高，PEO膜層的生長速率增大，尤其是電解液中加入六偏磷酸鈉

5、后(10g/LNaAlO2+10g/L(NaPO3)6+1g/LKOH)，膜層生長速率顯著升高，處理1200s可生成厚度74μm的膜層。鋁酸鹽電解液體系的PEO氧化膜的相組成主要為MgO和MgAl2O4。在低濃度(2g/LNaAlO2+1g/L NaOH)中形成的PEO膜層微觀形貌是節(jié)瘤狀結(jié)構(gòu)，而當(dāng)NaAlO2濃度提高到10g/LNaAlO2+1g/L NaOH和20g/LNaAlO2+1g/L NaOH時，膜層形貌轉(zhuǎn)化為“餅狀”結(jié)構(gòu)，