镁合金微弧氧化工艺与膜层性能研究

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1、摘要镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、减震性好、电磁屏蔽性好等特点，因此，镁合金越来越广泛的应用于航空、汽车和电子通讯等工业中。但它的耐蚀性差，严重限制了其应用的发展。常用的化学氧化和阳极氧化等表面处理方法对镁合金有一定的保护作用，但是耐蚀性、外观等方面仍不能满足其应用发展的需要。近年来，人们进行了各种新技术的开发，微弧氧化技术较好的满足了上述要求。微弧氧化是新兴起的一种材料表面处理方法，是在阳极氧化的基础上发展起来的一项高新技术。微弧氧化又称微等离子体氧化或阳极火花沉积，是将A1、Mg、Ti等金属或其合金置于电解质水溶液中，利用电化学方法，使材料表面的微孔处产生火花放

2、电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学的共同作用下，生成陶瓷层的方法。对AZ91D镁合金在不同配方的电解液中进行了微弧氧化处理，经过大量筛选实验和正交试验，确定了三组分电解液的最佳配方。该电解液无毒无害，对环境没有污染。在此电解液中，镁合金经微弧氧化处理后，表面形成光滑的膜层，极化曲线、极化阻力和EIS实验表明，其耐蚀性比镁合金基体有较大提高。在此基础上，研究了处理时间、电流密度和后处理对膜层性能的影响，确定了微弧氧化的适宜工艺参数。在上述的最佳配方电解液中，通过继续添加组分，发现微弧氧化后镁合金试样的耐蚀性又有一定的提高，因此又对电解液配方进行了改进。借助金相显微镜和S

3、EM，观察了膜层表面和断面的形貌。用能谱仪和XRD研究了膜层的成分和结构。在镁合金表面形成的微弧氧化膜层比较均匀致密，但有少量孔洞存在。膜层厚度在十几个微米左右，膜层与基体结合得很紧密。微弧氧化膜层主要由尖晶石结构的MgAl204和方镁石结构的MgO组成。研究表明，在电火花瞬间高温的作用下，由电解液中的A102一形成的A1203和膜层中的MgO烧结成MgAl204尖晶石相。关键词：镁合金微弧氧化耐蚀性ABSTRACTMagnesiumalloyhasexcellentproperties，suchaslowdensity,hi曲specificstrengthandspe

4、cificrigidity，gooddampingperformance，goodelectromagneticshieldingperformanceetc．Therefore，magnesiumalloyisappliedtoaviation、automotiveandelectronicindustryincreasingly．Butcorrosionresistanceofmagnesiumalloyisverypoor,whichhasbadlylimiteditsapplication．Usualsurfacetreatmentmethods，forexamp

5、le，chemicaloxidationandanodicoxidation，areabletoprotectmagnesimnalloy,butitscorrosionresistanceandexternalappearanceetc．can’tmeettheneedsoftheapplicationdevelopment．Inrecentyears，Peoplehavedevelopedsomenewtechnology,microarcoxidationcallmeetabovedemands．Microarcoxidationisanewmaterialsurf

6、acetreatmenttechnology,whichdevelopedonthebasisofanodicoxidation．Microarcoxidationisalsoentitledmicroplasmaoxidationoranodicsparkdeposition．A1、Mg、TiortheiralloysaTeplacedinelectrolyte，usingelectrochemistrymeanstoproducesparkdischargeinthemicroholesofthematerialsurface，andceramiccoatingcan

7、beformedontheeffectofthermochemistry,plasmachemistryandelectrochemistry．AZ91Dmagnesiumalloywastreatedindifferentelectrolytes．Theoptimumformulaofmicroarcoxidationelectrolytewasfixed0nafterlotsofscreeningexperimentandoneoforthogonaltests，whichconsistedofthreeingredien