镁合金微弧氧化微区放电机理研究

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1、硕十学位论文摘要微弧氧化是在阳极氧化工艺基础上发展起来的一种表面改性新技术，它利用微区电弧放电在金属表面生成陶瓷状氧化膜，能大幅提高镁合金的耐蚀性。本课题以AZ91D镁合金为研究对象，以微区电弧放电机理及其对电源的要求、电参数对微弧氧化工艺及膜层性能的影响为目的，运用自行研制的大功率、多种输出方式的脉冲电源构建试验平台，研究分析了不同电源形式和电参数下镁合金微弧氧化过程中的现象和特征以及膜层生长速度、微观形貌、组织结构等。提出了镁合金微弧氧化微区放电机理及模型，得出其对电源的要求，据此提出一种新型电源形式一一带放电回路的脉冲电源，并分析了脉

2、冲宽度和过电压等电参数对镁合金微弧氧化的影响。研究表明，微弧氧化过程可分为阳极氧化、微弧氧化、大弧放电三个阶段。微弧氧化膜层主要相组成为MgO、M92Si04、MgAl204，主要元素为o、Mg、Al、Si、F。镁合金微弧氧化过程实质是单个微区放电的累计效果，镁合金试样放入电解液中，通电后表面立即生成一层很薄且透明的绝缘膜，与电解液接触的气泡在强电压下被击穿，击穿时电子碰撞的能量将使这部分气体离解，等离子体产生，有气体放电现象，发生一系列的高温反应，生成陶瓷膜层。电源形式对镁合金微弧氧化过程起着关键性的作用，直流脉冲电源形势下，微弧氧化过程

3、中容易引起连续弧，连续弧的产生会烧损膜层；双极性脉冲电源形势下的负脉冲可以有效抑制连续弧的产生，但是负电压的存在对微弧氧化过程并无益处，因此设计了带放电回路的直流脉冲电源形式，在此电源形式下由于负载两端增加了放电回路，使系统上的电能充分释放，电压能够回零，有效抑制连续弧的产生，并且生成的膜层光滑。脉冲宽度的调节控制单个电弧的熄弧方式，避免电弧之间的相互干涉，研究表明脉冲宽度为200～300ps范围内时，气泡能够完全电离的同时不会有多余的能量损耗，并且生成的膜层表面光滑耐蚀性高。过电压的调节是控制能量的参数，过电压越高膜层的厚度越大，但是过电

4、压过高生成的膜层表面粗糙，孔隙率高相应的耐蚀性就会降低，实验中发现过电压为100～150V时能够生成耐蚀性较高膜层相对较厚的膜层。关键词：镁合金；微弧氧化；微区放电；电源形式；耐蚀性AbstractMicro．ArcOxidationisanewswfacetreatmenttechnique，deVelopedtromanodicoxidation，itusesmicro吨rcdischargeinthemetaloxideceramlcmembranesurfacecanincreasethecorrosionresistanceofm

5、agnesiumalloy·Inthispaper，tneMicro．ArcOxidationprocessingonmagnesiumalloyAZ9lD，forthepurposeo士tnemechanismofmicro-arcdischargeandrequirementsofitsimpactonthepowerandtneimpactofelectricalparametersOnmicro．arcoxidation．Analysisofthedif靶rentformsofpowerandelectricalparameters

6、ofmagnesiumalloymicro—arcoxidatlonprocessandcharacteristicsofthephenomenon，aswellasthefilmgrowthrate，morphology，structureetc，onthetestplatformwhichbuildwithself-deVelopedhlgh’power，multi．outputofthepulse．Madeofmechanismofmicro‘dischargeandmodelofmicro．arcoxidationonmagnesi

7、umalloy，obtainrequirementsofitspower，basedonthissupplyanewformofpOwer．withthepulsedischargepowercircuit，andfocusontheimpactofthepulsewidthandover-Voltageofmicro。arcoxidationonmagneslumalloy．Studvshowsthat：Micro．arcoxidationprocesscanbediVidedintothreestages，namelv：anodicox

8、idationstage，themicro-arcoxidationstageandcontinuousarcstage·CeramiclayercomponentsbyMg、M