鎂合金環(huán)保型等離子體電解氧化工藝及膜層性能研究.pdf

1、鎂及其合金作為最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的金屬之一，然而，耐蝕性差卻成為制約其發(fā)揮性能優(yōu)勢的主要因素之一。因此，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硪栽鰪?qiáng)現(xiàn)有鎂合金的耐蝕性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。等離子體電解氧化(PEO)是近年來在普通陽極氧化基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新技術(shù)，它采用較高的能量密度，通過等離子體化學(xué)、電化學(xué)和熱化學(xué)的共同作用，在A1、Mg、Ti等閥金屬表面原位形成類陶瓷膜層，極大地提高了金屬的耐蝕、耐磨、絕緣等性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、 針對鎂合金耐蝕性差及目前等離子體電解氧化存在的一些不足，本文對AZ91D鎂合金無Cr、F、P環(huán)保型PEO電解液配方及其工藝進(jìn)行了研究。試驗(yàn)采用正交優(yōu)化設(shè)計，以點(diǎn)滴試驗(yàn)時間、顯微硬度為評定指標(biāo)，并對正交試驗(yàn)的分析方法作了創(chuàng)新，提出了綜合平衡法與滿意度法相結(jié)合的新方法，優(yōu)化了電解液主要成分的含量。 采用電壓一時間曲線、膜厚一時間曲線、成膜過程中試樣表面微觀形貌變化的觀察以及點(diǎn)滴試驗(yàn)等方法對影響鎂合金PEO工藝成膜效果的主要

3、工藝參數(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，不同工藝下得到的氧化膜具有相似的表面形貌，均為多孔狀結(jié)構(gòu)，隨著電流密度的升高、氧化時間的延長，所得膜層的厚度增加，表面粗糙度增加，膜層表面的孔隙變大，膜層的耐腐蝕性增加。綜合比較不同工藝參數(shù)下膜層的成膜效果發(fā)現(xiàn)，在15mA/cm。電流密度和30rain氧化時間下得到的膜層具有最好的綜合性能，過高的電流密度和過長的氧化時間都不利于膜層耐腐蝕性能的提高，且表面粗糙，膜層出現(xiàn)微裂紋。采用XRD、EDS、SEM對氧

4、化膜層成分、形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究，結(jié)果表明，膜層主要由MgO、MgSi03、MgAl204和A1203組成。氧化膜的成分與電解液的組成有很大的關(guān)系。電解液中的Na2Si03使氧化膜中含有MgSi03；有機(jī)胺的加入提高了膜層中Al的含量；過氧化物為成膜過程提供氧氣。鎂合金氧化膜比較均勻致密，表面為多孔狀，并對多孔狀結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)膜的多孔結(jié)構(gòu)與膜的生長過程和火花放電過程有很大的關(guān)系。膜層與基體金屬呈鋸齒狀契合，在試樣的不