镁合金微弧氧化陶瓷层形成机制及工艺研究

【摘要】：本文采用AZ31镁合金作为基体研究材料,利用自制的WH-1A型微弧氧化设备进行表面处理,通过在暗室中观察起弧过程及试样周围电解液变化,对微弧氧化的过程进行研究,同时研究了超声波对微弧氧化陶瓷层的影响;针对提高镁合金微弧氧化陶瓷层的耐蚀性,改进电解液的成分。 采用电导率仪及pH计对微弧氧化电解液的性质变化进行研究,对比处理效果较好的电解液的性质差异,得出最稳定的电解液配比;利用SEM、EDS、XRD等技术手段,对膜层的形貌变化、物质组成、相成分等进行了研究,得出添加剂对膜层的改变效果;采用浸泡试验、电化学试验对各种形貌及成分的陶瓷层的耐蚀性能进行对比研究,得出镁合金微弧氧化处理耐蚀性最好的工艺参数,对进一步提高镁合金微弧氧化膜层性能的研究方向具有指导作用。 研究结果表明,镁合金的微弧氧化成膜过程中伴有明显的基体腐蚀,基体的电解腐蚀产物为微弧氧化的烧结成膜提供原料,电解液对基体的腐蚀过快或者电压过低不能击穿产生微弧烧结,就导致金属表面被腐蚀而不能成膜;在超声波的作用下,微弧氧化的形貌发生了变化,膜层致密程度增大,不同基体材料研究结果规律相同;电解液中不同种类稀土盐的添加,对电解液性质的改变程度不一样,导致对微弧氧化过程的影响也不相同,适量的稀土盐添加量都能稳定微弧氧化过程,降低起弧电压,增加膜层的生长速度;氟锆酸钾的添加不但向膜层中引入了耐磨的Zr元素,同时F元素的引入改善了膜层的表面粗糙度和白亮程度,SEM结果显示膜层的表面形貌有很大变化,孔洞的直径减小,致密程度增大,电化学试验证明氟锆酸钾的添加大幅度的增大了膜层的耐蚀性。