镁及其合金表面抑弧阳极氧化研究

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1、硕士学位论文摘要本文就镁及其合金材料在由主成膜剂、辅助成膜剂、抑弧剂和成膜添加剂组成的碱性复合电解液体系中氧化成膜时的工艺、膜层性能、膜层组分、形貌、结构及膜层的成膜过程进行了详细的研究。在此基础上，探讨了抑弧剂对镁合金阳极氧化的影响，并进一步对比研究了不同抑弧剂在镁合金阳极氧化过程中的抑弧作用。同时对镁合金抑弧氧化技术应用于MB2镁合金闪光弹头的工艺条件以及在应用过程中出现的问题及解决措施进行了初步的探讨。工艺研究结果表明：电解工艺参数，如电解质组分、浓度、pH值、峰值电流密度等对膜层性能影响较大，成膜时

2、间、搅拌强度、温度等对膜层性能影响较小，其他参数对膜层性能影响甚小。AZ91D镁合金在以下工艺规范内，皆可良好成膜：有机胺A40～10Clg／L，NH．H2P042～109／L，NaFl～Sg／L，成膜添加剂o25～20g／L，峰值电流密度12o～280A／dm2，pH值9～12，弱搅拌，温度25～40。C。氧化膜厚度15～40Itm，显微硬度200～420HV，耐酸性良好，耐碱性优异。在正交实验的基础上，综合各项研究结果，可以确定电解液的最佳配方。成膜添加剂对膜层显微硬度影响最大，且在l～29／L的时候效

3、果最好；NaF在2～39／L的时候效果最好；有机胺A和NH4H2P04各自在80～1009／L，89／L的时候效果最好，所以我们得出的最佳配方是：．有机胺A1009／LNH4H2P0489／LNaF39／L成膜添加剂109／LpH1l～12对抑弧剂的研究表明：有机胺在镁合金高压成膜过程中具有抑制膜层被击穿产生火花放电的作用。有机胺对镁合金阳极氧化的抑弧能力随其浓度的升高而增强，不同种类有机胺在镁合金阳极氧化过程中的抑弧能力有着显著差异，并且在不同的浓度范围内有机胺相对抑弧能力也有差别。随有机胺浓度升高，镁合

4、金表面形成的氧化膜颜色变深，厚度逐渐降低，膜表面微观形貌连续致密，呈现较高的显微硬度和良好的耐蚀性能。有机胺对镁合金阳极氧化过程的抑弧作用可能是由于它的加入使镁合金在较高氧化电压和氧化电流的作用下，表面快速形成一层致密的膜阻非常大的氧化膜，从而使形成的镁合金表面氧化膜具有更高的耐击穿电压能力并获得较高的硬度和耐蚀性能。EDS研究结果表明：AZ91D镁合金抑弧氧化膜层的主要组成元素是Mg、P、Al和O，同时含有少量的F、C、Mn和Ni。Mg元素含量随着深入膜层内部距离l镁及其合金表面抑弧阳极氧化研究增加而增加

5、；P元素含量在靠近膜层外表面部分随深入膜层内部距离增加而迅速增加，之后在膜层中部保持稳定，而在膜／基体界面部分含量又迅速下降，整体上呈现波形分布。Mg和P组成了膜层的主要结构骨架。基体中的A1元素通过氧化而进入膜层，溶液中的F一离子通过吸附沉积进入膜层。膜层表面形貌和膜截面形貌SEM分析表明：镁合金表面氧化膜的结构非常光滑致密，并且分布有一些微裂纹。膜层表面均匀分布着一些细小的微孔，孔径与常规镁氧化膜的孔径相近，孔隙率则与常规碱性体系制备的高压氧化膜相当。氧化膜为双层结构：外层为疏松层，内层为紧密层。紧密层

6、嵌入基体金属内部，并利用基体金属显微不平整与基体紧密结合在一起。紧密层内部存在大量沟状微裂纹。初步研究了镁合金抑弧氧化技术应用于MB2镁合金闪光弹头的工艺条件以及在应用过程中出现的问题及解决措施。关键词：镁及其台金；抑弧；阳极氧化ⅡABSTRACTThispaperinvestigatedthesurfacereinforcementofmagnesiumanditsalloyssystematicallyusinganodizingtechnologyunderrestrainingsparkinginm

7、ixedalkalinesolutionscomposedofammoniumphosphate，sodiumfluoride，organicamineandfilm-formingadditiveTheproperties、ingredients、appearancesandstructuresoftheoxidefilmswereexaminedbyHVS一1000sclerometer、CTG一10vortexflowthickmeter,EDSandSEMetc．Onthiscondition，th

8、eorganicamine，asadditiveofrestrainingsparking，wasstudiedaboutitseffectonanodizingofmagnesiumalloysMoreover,thecapacitiesofrestrainingsparkingofdifferentkindsoforganicaminewerediscussedAdditionally，theequipmen