鎂合金微弧氧化硅酸鹽系電解液衰變過程和失效機理研究.pdf

1、鎂合金的耐磨耐蝕性能較差，通過微弧氧化技術可以在鎂合金表面生成一層陶瓷膜，大大增強了鎂合金耐磨耐蝕性能，然而微弧氧化技術所需要的電解液隨處理鎂合金工件數目的不斷增多而衰變，生成的陶瓷膜層缺陷不斷增多，嚴重影響了陶瓷膜的制備，電解液的失效也造成工藝成本的提高，這對微弧氧化技術的廣泛應用提出挑戰(zhàn)。
　　本文首先研究了微弧氧化電解液衰變過程中膜層的變化規(guī)律，發(fā)現膜層出現宏觀缺陷前，膜層的組織和性能變化不明顯，膜厚緩慢增厚，致密度降低，膜

2、層開始出現微觀缺陷，膜層耐蝕性緩慢下降，膜層物相為MgO、MgF2、Mg2SiO4、Mg2AlO4，膜層出現宏觀缺陷后，膜層的膜厚、致密度、耐蝕性均急劇降低，膜層表面的宏觀缺陷的物相除了原物相MgO、MgF2、Mg2SiO4、Mg2AlO4外還有新物相Al2O3、KAlSiO4、K1.5Al11O17.5。
　　其次，研究了微弧氧化電解液的衰變過程，發(fā)現隨電解液中處理的鎂合金工件數目的增多，電解液的起弧電壓不斷升高，另外電解液中原

3、有的硅酸根的濃度顯著下降、氫氧根的濃度明顯上升、而氟離子濃度變化微小。從鎂合金基體中不斷遷移到電解液中的鎂和鋁大部分與電解液中的硅酸根、氫氧根、氟離子形成大量沉淀物和膠體，以游離態(tài)形式存在的鎂鋁較少。其中沉淀物以硅酸鎂為主，膠體以氫氧化鋁膠體、硅鋁膠體以及氫氧化鋁膠體和硅鋁膠體吸附其它離子形成的分子尺寸較大的膠團為主。另外電解液中電導率、鹽度、TDS上升說明電解液中不斷分解產生其它新離子，離子強度的降低說明電解液中微弧氧化所需要的物質的

4、不斷消耗。
　　最后，探討了微弧氧化電解液失效機理。電解液中分子尺寸較大的膠團吸附在試樣表面，阻礙了電解液中離子的遷移通道，另外大量沉淀物的生成對電解液中微弧氧化所需物質的消耗以及電解液的分解對電解液中微弧氧化所需物質的破壞，使得電解液提供微弧氧化所需物質的能力嚴重降弱，同時微弧氧化較高電壓產生的能量又必須的運用，這種情況下會造成電弧在電場強度較大的區(qū)域偏聚并發(fā)生微弧氧化反，造成試樣表面燒蝕產生缺陷。當膜層燒蝕后，電解液急劇升高的