正脉冲占空比对zk60镁合金微弧氧化陶瓷膜的影响

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1、封封嫘正脉冲占空比对ZK60镁合金微弧氧化陶瓷膜的影响芦笙，吴良文，徐荣远，陈静(江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏镇江212003)[摘要]占空比是影响微弧氧化过程和微弧氧化膜结构与性能的重要因素之一。研究了恒定的电流密度、频率、微弧氧化时间下，正占空比对ZK60镁合金微弧氧化电压和氧化膜结构与耐腐蚀性能的影响。结果表明：正占空比对ZK60镁合金微弧氧化起弧电压和起弧时间的影响较小，微弧氧化终电压随正占空比的增大而增大；正占空比增加，促进了镁合金与溶液的反应，在相同微弧氧化时间内形成的陶瓷膜厚度逐渐增加，镁合金耐腐蚀性能提高，但在正占空比达到5

2、0％后，提高正占空比不能提高镁合金的耐腐蚀性能，甚至会使其降低。[关键词]微弧氧化；占空比；ZK60镁合金；陶瓷膜；耐蚀性[中图分类号]TG174．451[文献标识码]A[文章编号]100t一1560(2010)09—0039一O30前言比对微弧氧化膜结构与耐腐蚀性能的影响。镁合金有很高的比强度、比刚度、比弹性模量和良1试验好的可加工性、可焊接性、抗冲击性、铸造性等⋯，被誉1．1基体前处理为“21世纪绿色工程材料”，在汽车、航空、电子、通讯基体为ZK60变形镁合金，化学成分(质量分数)：等领域应用广泛。镁是极活泼的金属，标准电极电势5．20％Zn，

3、0．47％Zr，杂质含量不大于0．30％，Mg余量。较负(相对于标准氢电极为一2．36V)[23，室温下在空基体经电火花线切割成25ralnx25rain×5mln，依次用3气中也会发生氧化，生成疏松多孔、耐蚀性较差的自然号、4号水磨砂纸水磨，使表面粗糙度较低且无脏物。氧化膜，极大地限制了镁合金的推广和应用。1．2陶瓷膜制备目前，提高镁合金耐蚀性的表面改性方法主要有化学转化、阳极氧化、微弧氧化(MAO)、激光处理、离子电解液用去离子水配制，组成如下：70g／L硅酸钠，注人等J。微弧氧化膜与金属基体结合力强，电绝缘10L氢氧化钠，10L四硼酸钠，10

4、g／L柠檬酸钠。性能、光学性能优良，能耐热冲击、耐磨损、耐腐蚀，防采用WIlD一20型微弧氧化装置，在恒定电流的工作模式护效果远远优于其他方法制备的膜层，近年来已成为下，分别选取正占空比为20％，30％，40％和50％，按“正国内外的研究热点。。MAO处理中电参数(电流密占空比+负占空比=100％”相应调整负占空比，恒定电度、脉冲频率、占空比等)、溶液成分和处理温度等都对流密度20A／dm，频率600Hz，微弧氧化时间15min，通膜层的性能有影响。目前，MAO多采用同时施加正、负过循环冷却水保持电解液温度在35℃左右。脉冲的双极性脉冲电源，电源的

5、占空比是影响微弧氧1．3检测分析化过程及氧化膜结构和性能的重要因素之一J。本工采用JsM一6480型扫描电镜(SEM)观察膜层微观作采用“正占空比+负占空比=100％”的方法，研究了形貌；采用CMI233膜层测厚仪测量膜层厚度；采用ZK60镁合金在硅酸盐体系中进行微弧氧化时，正占空XRD一6000型X射线衍射仪(XRD)分析膜层相结构。采用静态失重法测量微弧氧化试样的耐腐蚀性[收稿日期]2010—04—08能：用精度为4-0．1mg的电子天平称量干燥的微弧氧[通信作者]芦笙，博士，教授，主要从事新型有色金属材料、功能材料、焊接材料及技术、凝固理论与

6、化试样的质量(m。)，再将试样浸人3．5％NaC1介质中技术的研究。电话：0511—8440756，E—mail：腐蚀120h，取出浸于铬酸溶液(由300mL蒸馏水、10glushengl19@yahoo．tom．cnK：CrO和30mL98％硫酸配制而成)中去除表面腐蚀1产物，待无气泡后取出用水清洗，干燥后用电子天平称由2图可知：正占空比为20％时，膜层表面陶瓷颗量试样质量(m)。试样腐蚀速率的计算方法如下：粒较多，孔隙较小；正占空比为50％时，膜层表面的陶=(m0一m1)／(S·t)瓷颗粒和孔隙都增大，且放电通道周围有熔融痕迹。式中——腐蚀速率

7、，g／(m·h)随着正占空比增大，负占空比相应降低，此时负占空比m。——试样原始质量，g对单脉冲能量影响较大，使得单脉冲能量呈现增加的m——清除腐蚀产物后的试样的质量，g趋势，进而增大陶瓷表面晶粒J。S——试样面积，in2。3正占空比对微弧氧化膜相结构的影响t——腐蚀时间，h不同正占空比制备的微弧氧化膜的XRD谱见图2结果与讨论3，右图为左图中最强峰的完整图。观察图3左图中的弱峰可以发现，晶态Mg，MgZn：对应的峰的强度随着正2．1正占空比对微弧氧化电压的影响占空比的增加逐渐减弱甚至消失，晶态MgSiO，图1为不同正占空比下微弧氧化电压随时间变化

8、的MgSiO对应的峰的强度随着正占空比的增加逐渐加曲线。从图1可以看出：不同正占空比微弧氧化起弧电强，而MgO对应的峰强度