不同電解溶液中鎂合金微弧氧化陶瓷層特性的研究.pdf

1、微弧氧化是在陽(yáng)極氧化工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新型表面處理技術(shù)，其利用等離子體微區(qū)弧光放電現(xiàn)象能夠在金屬表面原位生長(zhǎng)出一層陶瓷膜，以起到改善材料耐磨、耐蝕及絕緣性能的作用。本論文利用微弧氧化技術(shù)，采用自制的微弧氧化簡(jiǎn)易裝置，在鎂合金表面制備了具有陶瓷特性的氧化膜層。 本論文初步研究了微弧氧化的時(shí)間及電解溶液濃度參數(shù)對(duì)氧化膜層的影響，并對(duì)氧化膜層的形成機(jī)理及生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了探討。在目前實(shí)驗(yàn)條件下，電解液的成分可以選擇強(qiáng)堿及強(qiáng)堿弱酸鹽，

2、如氫氧化鈉(NaOH)、硅酸鈉(Na2SiO3)、磷酸鈉(Na3PO4)、鋁酸鈉(NaAlO2)等，并采用氫氧化鈉作為PH值調(diào)節(jié)組分。實(shí)驗(yàn)電壓選用100V，電流密度為1.0A/cm2。 對(duì)實(shí)驗(yàn)制得氧化膜層的分析表明：在氫氧化鈉溶液中氧化膜層由平滑層和在平滑層上堆積的顆粒物組成。當(dāng)氫氧化鈉在電解溶液中的濃度在2.5～7.5g/L范圍內(nèi)時(shí)，鎂合金的微弧氧化陶瓷膜層的厚度基本隨電解溶液濃度的增加而變薄。當(dāng)電解溶液中NaOH濃度達(dá)10g

3、/L后，微弧氧化陶瓷層不能形成。 在硅酸鈉和磷酸鈉電解溶液中鎂合金表面形成的氧化膜層表面布滿了由微弧放電形成的孔洞，孔洞尺寸大小均勻，并有裂紋存在。鎂合金的鋁酸鈉溶液中生長(zhǎng)的氧化膜層呈片層狀結(jié)構(gòu)，微弧放電形成的孔洞很少，大小不一，不存在裂紋。 在硅酸鈉、磷酸鈉溶液中氧化膜層的厚度隨著溶液濃度在增大而增加。而在鋁酸鈉溶液中氧化膜層隨著溶液濃度在增大而減小，電解溶液濃度大于60g/L后，微弧氧化陶瓷層不能形成。在硅酸鈉電解溶

4、液中，當(dāng)溶液的濃度超過(guò)某一定值時(shí)，鎂合金表面會(huì)出現(xiàn)一些類(lèi)似島狀的物質(zhì)出現(xiàn)，而且其多出現(xiàn)鎂合金表面尖角部位，并向全表面擴(kuò)展。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行的SEM分析可知，這些島狀物質(zhì)實(shí)際為中空的顆粒堆壘而成。 本論文在對(duì)氧化膜層的形成機(jī)理的初步探討中，認(rèn)為在電解溶液中，鎂合金表面馬上生長(zhǎng)出一層氧化膜，為了維持這層氧化膜的生長(zhǎng)，必須提高電壓。但當(dāng)氧化電壓達(dá)到某一臨界值，氧化膜層會(huì)被局部擊穿熔融，產(chǎn)生火花放電。而微弧氧化膜并不是在所有表面上同時(shí)生長(zhǎng)的