Mg合金微弧氧化陶瓷膜的顯微結(jié)構(gòu)及其性能的研究.pdf

1、采用自制的微弧氧化設(shè)備在鎂合金表面形成氧化陶瓷膜，用正交、對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法以及綜合分析法對(duì)硅酸鹽-磷酸鹽復(fù)合溶液體系的微弧氧化溶液配方、起始電壓、電流密度、氧化時(shí)間等工藝參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化；使用SEM、XRD等檢測(cè)方法，分析了陶瓷膜的顯微組織、生長(zhǎng)規(guī)律及相結(jié)構(gòu)；采用劃痕儀、電化學(xué)腐蝕儀、球盤(pán)磨損試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試了陶瓷膜的結(jié)合力、耐蝕性、耐磨性等性能；進(jìn)一步在己優(yōu)化的溶液配方基礎(chǔ)上加入了Al2O3粉末，優(yōu)化了電流密度、氧化時(shí)間等工藝參數(shù)的影響，分

2、析比較了加入Al2O3粉末前后最優(yōu)工藝參數(shù)下所得陶瓷膜的顯微組織、相結(jié)構(gòu)及其結(jié)合強(qiáng)度、耐蝕性能。 結(jié)果表明，陶瓷膜大致由內(nèi)部致密層和外部疏松層組成，致密層組織致密，與基體結(jié)合緊密，屬于冶金結(jié)合；疏松層組織疏松多孔；陶瓷膜表面由大小不一、項(xiàng)部帶有微孔的、類似“火山噴狀”的熔融物組成，且局部有裂紋存在。隨著微弧氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，表面熔融物顆粒增大，孔洞分布不均勻且孔徑增大；膜層由致密層向疏松層逐漸向外生長(zhǎng)，到一定厚度后，以由內(nèi)向外的混

3、合生長(zhǎng)模式進(jìn)行。 陶瓷膜層主要由MgO、MgSiO4、MgSiO3、Mg3(PO4)2等相組成。隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，MgO含量逐漸增多，MgSiO3、Mg2SiO4、Mg3(PO4)2基本保持不變，而MgAl2O4略有增加的趨勢(shì)。 劃痕試驗(yàn)顯示在整個(gè)加載過(guò)程中，膜層無(wú)脫落、裂紋及進(jìn)裂等現(xiàn)象，膜層與基體之間結(jié)合強(qiáng)度很高。電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明微弧氧化陶瓷膜層顯著提高了鎂合金的耐蝕性，且在氧化時(shí)間為20min、厚度為45μm

4、時(shí)，陶瓷膜的耐蝕性最好，腐蝕速度比原始試樣提高了40多倍。膜層耐蝕性的提高是由其獨(dú)特的氧化陶瓷膜決定的。摩擦磨損試驗(yàn)表明，與基體相比，陶瓷膜的磨損體積和比磨損率都降低了6倍，顯著提高了鎂合金基體的耐磨性。 加入Al2O3粉末后，陶瓷膜表面仍由頂部帶有孔洞的凸凹不平的熔融物組成，但頂部孔洞明顯減少且變小；陶瓷膜的膜層結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生變化，但疏松層變得較緊實(shí)、孔洞減少且變??；陶瓷膜的相結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了Al2O3；陶瓷膜層耐蝕性有很大程度的