收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

ZK60镁合金微弧氧化工艺及其膜层组织和性能研究

徐荣远  
【摘要】: 镁合金耐腐蚀和耐磨性差,严重制约了其应用。在其表面形成保护层是公认的主要解决方法,而微弧氧化技术是一项具有良好应用前景的表面处理方法。国内外已对微弧氧化技术机理、膜层结构、性能等进行了大量研究,但在微弧氧化膜层的制备和性能方面还存在亟待揭示的重要问题。同时,目前镁合金微弧氧化主要集中在AZ系和AM系,而对变形Mg-Zn-Zr系的研究很少。基于此,本论文对ZK60变形合金开展了以下几个方面工作并取得了创新性成果: 一、在微弧氧化膜层制备方面,通过对微弧氧化终电压、膜层的厚度、微观形貌、耐蚀性的实验研究,研制出高效、环保镁合金微弧氧化电解液配方,并优化了电参数和微弧氧化时间。 1、通过单变量实验优化了电解液浓度范围:主成膜剂Na2SiO3 (60~80g/L),添加剂NaOH (10~20g/L),成膜促进剂NaB4O7 (15~25g/L),稳定剂C6H5Na3O7 (15~25g/L)。进而通过正交试验获得电解质的最佳配方:60g/L Na2SiO3+20g/L NaOH+15g/L NaB4O7+20g/L C6H5Na3O7。 2、在优化的电解液中,以膜层耐蚀性为主要评价指标,通过单变量和正交试验,优化了电参数及氧化时间:电流密度30A/dm2;电源频率600Hz;占空比40%;氧化时间18min。 二、利用SEM、XRD、EDS、超景深光学显微镜、FTIR等手段,对用上述优化工艺参数制备的ZK60合金微弧氧化膜层的微观组织结构进行了分析,并探讨了微弧氧化的生长机制。 1、微弧氧化膜层表面较为致密,绝大部分孔径在3~5μm之间,微裂纹宽度较窄且大部分区域被熔融物所覆盖。 2、膜层表面主要由Mg、Si、O等元素组成,而膜层主体相为Mg2SiO4,此外还有少量的游离MgO相,膜层中没有发现基体中的Zn和Zr元素及其反应产物。 3、在恒流方式下,根据微弧氧化现象和电压变化情况,微弧氧化膜生长过程分为:钝化膜生成、微弧氧化快速生长和弧光氧化等三阶段。 三、测试了微弧氧化膜的表面粗糙度、耐腐蚀性、耐磨性和膜层结合力等性能,并对相关性能的变化规律进行了研究,得到如下结论: 1、随正占空比的增加,膜层表面粗糙度随之增加。 2、与镁合金基体相比,微弧氧化膜层的耐蚀性大幅提高,膜层阻抗值提高约4个数量级,膜层自腐蚀电位比基体提高了312mV,腐蚀电流降低约三个数量级。 3、膜层硬度远高于基体,可达1572HV,膜层的摩擦系数随载荷增加而呈现递减趋势;随载荷增加,划痕处铁元素的含量由41.39 wt%增至55.69wt%,这主要是由不同载荷下摩擦表面产生温度不同造成的。 4、优化的膜层表面接触角为85.6°,属于亲水表面;膜层与基体的结合力达到一级标准;膜层与漆膜间的附着力达到二级标准。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李建中,邵忠财,田彦文,翟玉春,郝清伟;不同含磷电解液在微弧氧化过程中的作用[J];中国腐蚀与防护学报;2004年04期
2 贺永胜,赵志龙,刘一洋,刘林;铝合金微弧氧化热力学机理及影响因素的分析[J];电镀与环保;2005年06期
3 李鹤岐;赵介勇;李春旭;刘纪周;陈克选;;大功率微弧氧化电源的研制——主电路的设计[J];电焊机;2005年11期
4 蒋百灵,徐胜,时惠英,李钧明;电参数对钛合金微弧氧化生物活性陶瓷层钙磷成分的影响[J];中国有色金属学报;2005年02期
5 胡敏;何湘宁;;微弧氧化用脉冲电源的研制[J];电工技术学报;2009年05期
6 周世杰;万李;;氮掺杂钛合金表面微弧氧化性能及机制分析[J];航空制造技术;2010年02期
7 王晓波;全风美;姜云波;李盛和;谢志强;;微弧氧化放电弧斑燃烧特性研究[J];金属热处理;2013年07期
8 李文芳;黄京浩;张永君;杜军;;镁合金微弧氧化过程中参数对成膜效果的影响和优化[J];材料工程;2006年02期
9 蒋百灵;杨巍;苏阳;;微弧氧化与磁控溅射的工程应用[J];金属热处理;2008年01期
10 陈小红;曾敏;曹彪;;微弧氧化电源的研究现状[J];新技术新工艺;2008年03期
11 颜君衡;孔令东;宋文启;;内燃机活塞顶部微弧氧化陶瓷处理技术及应用[J];内燃机配件;2008年02期
12 张欣盟;杨学勤;田修波;巩春志;杨士勤;;微弧氧化非连续成膜对膜层结构及性能的影响[J];中国有色金属学报;2009年12期
13 边光明;张晋辉;周开方;;镁合金的微弧氧化陶瓷工艺和生产应用研究[J];内燃机与配件;2010年04期
14 韩东锐;张波;欧家才;陈丽君;;微弧氧化铝合金在海水中的腐蚀行为[J];腐蚀与防护;2010年06期
15 王晓波;田修波;巩春志;杨士勤;;纯铝微弧氧化过程的超声波效应[J];轻合金加工技术;2011年03期
16 王凤彪;狄士春;;钛合金微弧氧化医用涂层形成机制[J];腐蚀与防护;2012年05期
17 马跃洲;杨亮;王鹏;彭飞;;镁合金微弧氧化过程控制与监测系统[J];兰州理工大学学报;2012年03期
18 马晋;胡正前;;交流电铝合金微弧氧化电压参数研究[J];热加工工艺;2012年18期
19 张欣盟;田修波;巩春志;杨士勤;;异步氧化模式对微弧氧化膜层结构特征的影响[J];稀有金属材料与工程;2012年S2期
20 马凤仓;刘平;李伟;刘新宽;陈小红;杨丽红;朱坚民;;工艺参数对钛合金微弧氧化钙磷膜层结构和成分的影响[J];材料热处理学报;2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 来永春;杜建成;施修龄;华洺;丁晓纪;;等离子体在微弧氧化中的作用[A];'2001全国荷电粒子源、粒子束学术会议论文集[C];2001年
2 憨勇;徐可为;;钛合金微弧氧化(碳氮化)的生物医用改性研究进展[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
3 王琳;任力;王迎军;;微弧氧化纯钛金属表面的细胞外基质化修饰[A];2013广东材料发展论坛——战略性新兴产业发展与新材料科技创新研讨会论文摘要集[C];2013年
4 宋希剑;;微弧氧化及其在高硅铸铝和高含铜硬铝零部件的应用[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年
5 严川伟;杜克勤;段红平;刘津义;王福会;;镁合金的微弧氧化及腐蚀防护[A];2006年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议论文集[C];2006年
6 蒋百灵;杨巍;苏阳;;微弧氧化与磁控溅射的工程应用[A];第九次全国热处理大会论文集(一)[C];2007年
7 朱旻昊;林修洲;蔡振兵;罗军;;微弧氧化涂层的制备与摩擦学行为研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
8 李建中;田彦文;邵忠财;;稀土在镁合金微弧氧化中的作用[A];2006年全国冶金物理化学学术会议论文集[C];2006年
9 张以忱;徐辉;董连俊;;微弧氧化过程中电流密度对膜层性能的影响[A];第八届全国真空冶金与表面工程学术会议论文摘要集[C];2007年
10 梁军;田军;刘惠文;徐洮;;电解液参数对镁合金微弧氧化的影响[A];甘肃省化学会成立六十周年学术报告会暨二十三届年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张欣盟;大面积铝合金局部放电微弧氧化及热阻隔膜层制备[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 刘世敏;钛表面微弧氧化层的制备及评价[D];天津大学;2011年
3 王艳秋;镁基材料微弧氧化涂层的组织性能与生长行为研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 王晓波;低能耗镁合金微弧氧化电解液设计及添加剂作用机制研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
5 陈明;镁合金微弧氧化微区电弧放电机理及电源特性的研究[D];兰州理工大学;2010年
6 苏培博;镁合金微弧氧化原位生长陶瓷膜及其摩擦行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 赵晖;镁合金的微弧氧化及真空高能束流处理研究[D];沈阳工业大学;2007年
8 陈宏;AZ91D压铸镁合金微弧氧化工艺及膜层腐蚀行为研究[D];长安大学;2009年
9 潘明强;微弧氧化膜层形成及其表面粗糙度的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 尚伟;AZ91D镁合金微弧氧化—溶胶凝胶复合膜层制备及其耐蚀性[D];中南大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱其柱;钛合金表面微弧氧化—碱处理复合法制备生物涂层的研究[D];沈阳理工大学;2011年
2 张折;微弧氧化电源波形实现及负脉冲作用研究[D];兰州理工大学;2012年
3 刘晓刚;数字化镁合金微弧氧化电源可靠性研究[D];兰州理工大学;2009年
4 熊伟;铝合金微弧氧化着色及膜层性能研究[D];沈阳理工大学;2009年
5 姚建洮;镁合金微弧氧化电源脉冲参数的影响及优化[D];兰州理工大学;2010年
6 张学鹏;双极性脉冲微弧氧化电源研制及铝合金处理工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 何继全;钢铁表面微弧氧化技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 贾锁杰;钛合金微弧氧化表面改性耐磨性研究[D];西安建筑科技大学;2007年
9 东青;微弧氧化陶瓷涂层的微观结构及生物活性研究[D];山东大学;2007年
10 寇斌达;微弧氧化制备钛表面磷钙生物活性涂层[D];北京工业大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 曹佳音;镁行业5个项目获国家基金支持[N];中国有色金属报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978