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镁合金微弧氧化技术是近年来公认的最有前途的镁合金表面处理方法之一。
该方法是在高压火花放电处理条件下通过电化学氧化作用,使金属表面的耐磨性、耐蚀性、机械强度以及电绝缘性都得到了很大的提高。
本文以变形镁合金为研究对象,对微弧氧化膜层的腐蚀行为、生长特征进行了研究,并探讨了微弧氧化膜层生长机制。
对MB8 镁合金微弧氧化研究发现温度的变化对膜层性能的影响相对较小,但槽液温度不宜超过50℃,温度过高将导致阳极表面达不到临界电压。分别采用10mA/cm2、20 mA/cm2、30 mA/cm2、40 mA/cm2、50 mA/cm2 的电流密度对试样进行微弧氧化,发现电流密度越大,槽压越高,膜层越厚且晶化程度越高,膜层表面越粗糙。电流密度控制在30mA/cm2,得到的膜层比较均匀、结构致密,具有较高的耐蚀性能。
微弧氧化膜层的耐蚀性随厚度的增加先上升后下降。氧化时间越长,膜层越厚,但孔径变大,显微缺陷增多;膜层耐蚀性能由膜层厚度、组织结构、孔隙率、致密度等共同决定;根据盐雾实验、腐蚀电流密度、膜层阻抗及浸泡时间判断,氧化10min 后获得的膜层具有较好的耐蚀性能。
通过截面形貌、能谱分析发现,氧化初期(5min)膜层以向基体内部生长为主,由晶态MgO 相构成;氧化中期(10min)膜层变为向基体外生长为主,由MgO与MgSiO4 相构成;氧化末期(20min)膜层向内向外同时生长,并且向内生长成为主要生长方式。对膜层截面不同层面进行能谱分析得知:过渡层中MgO :
Mg2SiO4 = 5 :1,致密层中MgO :Mg2SiO4 = 1 :1,致密层MgO 的含量急剧减少,Mg2SiO4 的含量显著增加,膜层中还存在一些非晶态氧化物。晶态MgO 含量的减少与非晶态物质的增加使膜层耐蚀性能得到显著的提高。
采用磷酸盐体系对MB8、AZ31 与AZ61 变形镁合金焊接组合件进行微弧氧化处理,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)对膜层的表面形貌、相组成及成分进行分析,结果表明:镁合金焊接组合件在磷酸盐电解溶液中制备的陶瓷层布满了放电微孔,孔径尺寸大小均匀,膜层成分主要由非晶态相组成,不同材料膜层的表面形貌、相组成及成分区别不大,该体系可用于不同铝含量的镁合金。