AZ91D鎂合金微弧氧化處理工藝及膜層組織和性能研究.pdf

1、本文利用微弧氧化技術(shù)在AZ91D鎂合金基體表面制備了微弧氧化陶瓷膜層,開發(fā)出了一套完整的新型鎂合金微弧氧化硅鋁復(fù)合電解液配方并系統(tǒng)優(yōu)化了相應(yīng)的電源控制參數(shù)。利用掃描電鏡(SEM)、膜層測厚儀、XRD、EDS、超景深光學(xué)顯微鏡等方法研究了陶瓷膜層的微觀形貌特征、厚度、相組成、膜層成分及粗糙度;采用全浸泡試驗、電化學(xué)阻抗譜(EIS)和極化曲線等手段測試了陶瓷膜層在3.5％NaCl中性溶液中的耐蝕性能。結(jié)果表明:
　　硅鋁復(fù)合電解液中各

2、組分的含量對膜層耐蝕性有著重要的影響,隨著 Na2SiO3、NaAlO2、Na2B4O7、C6H5Na3O7、C3H8O3及NaOH含量的增加,微弧氧化陶瓷膜層的耐蝕性基本均呈現(xiàn)出先提高后降低的變化趨勢,膜厚的變化基本與其耐蝕性能的變化趨勢一致;經(jīng)正交試驗優(yōu)化后,確定了硅鋁復(fù)合電解液體系的最佳配方為:15g/L Na2SiO3、9g/L NaAlO2、2g/L Na2B4O7、7g/L C6H5Na3O7、5mL/L C3H8O3、3g

3、/L NaOH。
　　電源控制參數(shù)的選擇對膜層特性有著重要的影響,選擇適當(dāng)?shù)碾娫纯刂茀?shù)是獲得致密耐蝕膜層的關(guān)鍵。單變量試驗表明隨著電流密度、占空比及氧化時間的增加,膜層耐蝕性均先提高后降低;而隨著頻率的增加,膜層耐蝕性則呈逐漸下降的變化趨勢。正交優(yōu)化試驗確定了最佳的電源控制參數(shù)為:電流密度15A/dm2、頻率520Hz、占空比38％及氧化時間15min。
　　在恒流氧化模式下,硅鋁復(fù)合電解液中的微弧氧化過程可分為三個階段,

4、即:陽極氧化膜生長階段、微弧氧化膜快速生長階段和微弧氧化膜局部生長階段。最佳工藝條件下制備的微弧氧化膜層表面比較平整均勻,粗糙度較小;膜層表面為典型的多孔結(jié)構(gòu),主要由外部疏松層和內(nèi)部致密層構(gòu)成,基體與膜層之間存在一層很薄的界面層。膜層主要由O、Mg、Al、Si這四種元素組成且各元素在膜層表面分布較均勻,不存在元素的偏聚;陶瓷膜層主要由MgO、Mg2SiO4和MgAl2O4這三相組成,MgAl2O4主要分布在外部疏松層和界面層,MgO主要