稀土镁合金微弧氧化工艺及陶瓷层性能研究

题名:稀土镁合金微弧氧化工艺及陶瓷层性能研究
作者:郭雪锋
学位授予单位:赣南师范学院
关键词:稀土镁合金;;微弧氧化;;工艺参数;;耐蚀性;;微观形貌;;陶瓷膜
摘要:

 微弧氧化是在Al、Mg、Ti等金属或其合金表面原位生长一层陶瓷膜的技术,该膜与基体结合力强,耐磨损和耐腐蚀性能高,是一种极有发展前景的镁合金表面处理技术。本文采用微弧氧化法在Mg-4Gd-3Ymm-0.5Zr镁合金上制得一层均匀的浅灰色微弧氧化陶瓷层。膜层表面有类似“火山堆”的形貌放电微孔,且经微弧氧rare earth magnets china化处理过的镁合金耐蚀性能均显著提高。借助SEM观察了膜层表面和截面的形貌,采用能谱仪和XRD分析了膜层的成分和结构。结果表明:镁合金表面形成的较致密氧化膜层可分为三层,靠近基体致密层、多孔的疏松层和中间的过渡层,致密层与基体结合紧密。膜层主要由MgO组成。

 采用覆层测厚仪、SEM、XRD和电化学工作站等研究了不同工艺参数对Mg-4Gd-3Ymm-0.5Zr镁合金双脉冲微弧氧化处理膜的组织微观结构及耐腐蚀性能的影响。在硅酸盐电解液体系中采用单因素试验,分别研究了Na_2SiO_3、KOH、NaF和甘油在不同浓度下所制备的陶瓷膜的厚度和性能。结果表明:随着Na_2SiO_3、KOH、NaF和甘油浓度的变化,氧化膜的厚度、硬度及耐蚀性都表现出一定程度的变化规律,当Na_2SiO_3、KOH、NaF和甘油的浓度分别为6g/L,2g/L,2g/L和10ml/L时,氧化膜质量最佳。

 在此溶液体系的基础上,研究了正负向电压、频率、占空比和处理时间对膜层厚度、形貌和性能的影响,试验结果表明:随氧化处理时间的延长,膜层不断增厚,表面微孔数量减小,孔径增大,30min后膜层增长缓慢,粗糙度增大。硬度和耐蚀性先增后减。

 镁合金微弧氧化成膜效果中,正负电压对氧化膜微观结构及性能影响明显,随着正电压升高,膜层厚度增加,膜层表面微孔数http://www.chinamagnets.biz/量减少、孔径增大,烧结强度增加,裂纹增大,耐蚀性能先增强后降低,最佳正脉冲电压为450V。

 随负脉冲电压由0V增加到100V,膜层厚度先增加后小幅减小,再明显增加;膜层表面微孔由小变大再变小,数量变化则相反,负脉冲电压为40V时耐蚀性能最佳。脉冲频率和占空比对微弧氧化膜层厚度影响较小。

 随着频率的增加,膜层表面微孔数量增加,孔径减小;占空比增加,变化趋势则相反。随频率和占空比的增大,膜层耐蚀性总体趋势均为先增强后降低,最佳频率和占空比分别为600Hz,10%。

 综合以上各因素,最终确定了一套有关Mg-4Gd-3Ymm-0.5Zr镁合金微弧氧化最佳工艺参数,Na_2SiO_3 6g/L,KOH 2g/L,NaF 2g/L,甘油10ml/L,正脉冲电压450V,负脉冲电压40V,频率和占空比分别为600Hz,10%,氧化时间30min。
学位年度:2010