鎂鋰合金微弧氧化膜抗腐蝕及摩擦磨損性能研究.pdf

1、超輕金屬材料鎂鋰合金具有低密度、高比強(qiáng)度、良好的機(jī)械性能、電磁屏蔽效果和可循環(huán)利用的特點(diǎn)，在汽車、宇航、電子通訊領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，但較弱的抗腐蝕性能、摩擦磨損性能限制其進(jìn)一步的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用。本文通過微弧氧化膜的制備與浸漬后處理大大改善了鎂鋰合金的抗腐蝕性能和摩擦磨損性能。利用SEM、XRD、TF-XRD、EDS、XPS技術(shù)對(duì)微弧氧化膜結(jié)構(gòu)、物相組成、化學(xué)組成及其形成機(jī)制進(jìn)行了表征，利用動(dòng)電位極化曲線、電化學(xué)阻抗譜、浸泡實(shí)驗(yàn)研究了覆

2、膜合金的抗腐蝕性能，利用球.盤摩擦磨損機(jī)、磨痕輪廓儀、納米壓痕儀、SEM和OM等對(duì)覆膜鎂鋰合金的摩擦學(xué)行為及磨損機(jī)制進(jìn)行了測(cè)試和研究。
　　 通過堿性硅酸鹽電解液添加鎢酸鹽或鉬酸鹽，用先恒流后恒壓電控方式在不同鎂鋰合金上制備了抗腐蝕性能較好的微弧氧化膜，發(fā)現(xiàn)了陽(yáng)極氧化階段速度和終電壓對(duì)微弧氧化膜孔徑的影響。鎂鋰合金基體中鋰含量的降低以及電解液鎢酸鹽或鉬酸鹽的添加都加快了微弧氧化膜鈍化的速度，抑制了合金基體的溶解。
　　

3、采用堿性高錳酸鹽、鉬酸鹽對(duì)微弧氧化膜浸漬處理時(shí)，由于H2O、OH-等滲透到微弧氧化膜微孔，膜層更加致密，阻抗增大。表面生成Mn2O3、MnO2、MgO·MoO2、MoO3、MgF2和NaF等微/納米粒子狀化合物。氯化鈉中性鹽短暫浸漬后含鎢膜表面水化、軟化、疏松。
　　 微弧氧化膜對(duì)Si3N4球作干滑動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，上述微/納米粒子或軟化物質(zhì)作為微弧氧化膜表面固體潤(rùn)滑劑，緩解了膜層表面的應(yīng)力分布，避免了陶瓷質(zhì)地氧化膜的脆性斷裂。

4、同時(shí)，Si3N4球自身硬度高，不易被磨損，對(duì)微弧氧化膜剪切作用小，大大降低了微弧氧化膜的摩擦和磨損。動(dòng)電位極化實(shí)驗(yàn)后產(chǎn)生的少量腐蝕產(chǎn)物有益于摩擦學(xué)行為的改善，局部腐蝕微裂紋不影響摩擦磨損性能。高粗糙度、低厚度、表面無潤(rùn)滑粒子或大量硬脆陶瓷粒子增大了摩擦和磨損。微弧氧化膜的磨損形貌顯示，Si3N4球?qū)Σ煌沾裳趸ぎa(chǎn)生刮擦、微拋光、拋光、斷裂和剝離磨損。微弧氧化膜對(duì)硬度低于Si3N4的CCr15鋼球作干滑動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，鋼球在摩擦過程中

5、自身被磨損，磨屑粘著在氧化膜上，鋼球粗糙度逐漸增大，不斷剪切微弧氧化膜，產(chǎn)生大量硬磨屑，雖然微弧氧化膜上面的潤(rùn)滑層及粘著的鐵潤(rùn)滑層保持對(duì)磨面穩(wěn)定摩擦和磨損，但隨著接觸面和粗糙度繼續(xù)增大或者摩擦應(yīng)力超過斷裂應(yīng)力，膜層斷裂，微弧氧化膜/鋼球系統(tǒng)由低而穩(wěn)定的摩擦轉(zhuǎn)向高摩擦。CCr15球?qū)Σ煌⒒⊙趸こa(chǎn)生拋光、切削、斷裂磨損外還產(chǎn)生粘著和氧化磨損。質(zhì)量磨損率和磨痕形貌顯示，高硬度微弧氧化膜造成對(duì)磨試料高磨損率。
　　 磷酸鹽、含氟鋯

6、酸鉀硅酸鹽電解液以及添加鈦溶膠后微弧氧化膜摩擦磨損實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，微弧氧化膜含磷非晶化合物有利于減摩，鈦溶膠的添加增大了微弧氧化膜的硬度和彈性模量，表面更加平滑，抗摩擦磨損性能增強(qiáng)。高硬度含鋯硅酸鹽膜有利于磨損率降低，鈦溶膠的添加降低了表面粗糙度，增大了彈性模量，低轉(zhuǎn)速下發(fā)生低摩擦熔融磨損。
　　 浸漬微弧氧化膜的長(zhǎng)期腐蝕行為研究結(jié)果表明，中性鹽長(zhǎng)時(shí)間浸泡，浸漬含鎢膜表面生成更多的腐蝕產(chǎn)物，封閉了表面微孔，外層阻抗增大，內(nèi)層阻抗減