稀土鎂合金微弧氧化工藝及陶瓷層性能研究.pdf

1、　　微弧氧化是在 Al、Mg、Ti 等金屬或其合金表面原位生長一層陶瓷膜的技術,該膜與基體結合力強,耐磨損和耐腐蝕性能高,是一種極有發(fā)展前景的鎂合金表面處理技術。本文采用微弧氧化法在 Mg-4Gd-3Ymm-0.5Zr 鎂合金上制得一層均勻的淺灰色微弧氧化陶瓷層。膜層表面有類似―火山堆‖的形貌放電微孔,且經(jīng)微弧氧化處理過的鎂合金耐蝕性能均顯著提高。借助SEM觀察了膜層表面和截面的形貌,采用能譜儀和XRD分析了膜層的成分和結構。結果表明：

2、鎂合金表面形成的較致密氧化膜層可分為三層,靠近基體致密層、多孔的疏松層和中間的過渡層,致密層與基體結合緊密。膜層主要由MgO組成。
　　采用覆層測厚儀、SEM、XRD 和電化學工作站等研究了不同工藝參數(shù)對Mg-4Gd-3Ymm-0.5Zr鎂合金雙脈沖微弧氧化處理膜的組織微觀結構及耐腐蝕性能的影響。在硅酸鹽電解液體系中采用單因素試驗,分別研究了 Na2SiO3、KOH、NaF 和甘油在不同濃度下所制備的陶瓷膜的厚度和性能。結果表明

3、：隨著Na2SiO3、KOH、NaF和甘油濃度的變化,氧化膜的厚度、硬度及耐蝕性都表現(xiàn)出一定程度的變化規(guī)律,當 Na2SiO3、KOH、NaF 和甘油的濃度分別為6g/L,2g/L,2g/L和10ml/L時,氧化膜質(zhì)量最佳。
　　在此溶液體系的基礎上,研究了正負向電壓、頻率、占空比和處理時間對膜層厚度、形貌和性能的影響,試驗結果表明：隨氧化處理時間的延長,膜層不斷增厚,表面微孔數(shù)量減小,孔徑增大,30min后膜層增長緩慢,粗糙度

4、增大。硬度和耐蝕性先增后減。
　　鎂合金微弧氧化成膜效果中,正負電壓對氧化膜微觀結構及性能影響明顯,隨著正電壓升高,膜層厚度增加,膜層表面微孔數(shù)量減少、孔徑增大,燒結強度增加,裂紋增大,耐蝕性能先增強后降低,最佳正脈沖電壓為450V。
　　隨負脈沖電壓由0V增加到100V,膜層厚度先增加后小幅減小,再明顯增加；膜層表面微孔由小變大再變小,數(shù)量變化則相反,負脈沖電壓為40V時耐蝕性能最佳。脈沖頻率和占空比對微弧氧化膜層厚度

5、影響較小。
　　隨著頻率的增加,膜層表面微孔數(shù)量增加,孔徑減小；占空比增加,變化趨勢則相反。隨頻率和占空比的增大,膜層耐蝕性總體趨勢均為先增強后降低,最佳頻率和占空比分別為600Hz,10%。
　　綜合以上各因素,最終確定了一套有關 Mg-4Gd-3Ymm-0.5Zr 鎂合金微弧氧化最佳工藝參數(shù),Na2SiO3 6g/L,KOH 2g/L,NaF 2g/L,甘油10ml/L,正脈沖電壓450V,負脈沖電壓40V,頻率和占