不同电解溶液中镁合金微弧氧化陶瓷层特性的研究

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1、摘要微弧氧化是在阳极氧化工艺基础上发展起来的一项新型表面处理技术，其利用等离子体微区弧光放电现象能够在金属表面原位生长出一层陶瓷膜，以起到改善材料耐磨、耐蚀及绝缘性能的作用。本论文利用微弧氧化技术，采用自制的微弧氧化简易装置，在镁合金表面制各了具有陶瓷特性的氧化膜层。本论文初步研究了微弧氧化的时间及电解溶液浓度参数对氧化膜层的影响，并对氧化膜层的形成机理及生长过程进行了探讨。在目前实验条件下，电解液的成分可以选择强碱及强碱弱酸盐，如氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2Si03)、磷酸钠(Na3P04)、铝酸钠(NaAl02)

2、等，并采用氨氧化钠作为PH值调节组分。实验电压选用100V，电流密度为1．0A／cm2。对实验制得氧化膜层的分析表明：在氢氧化钠溶液中氧化膜层由平滑层和在平滑层上堆积的颗粒物组成。当氢氧化钠在电解溶液中的浓度在2．5～7．5州L范围内时，镁合余的微弧氧化陶瓷膜层的厚度基本随电解溶液浓度的增加而变薄。当电解溶液中NaOH浓度达109／L后，微弧氧化陶瓷层不能形成。在硅酸钠和磷酸钠电解溶液中镁合会表面形成的氧化膜层表面布满了由微弧放电形成的孔洞，孔洞尺寸大小均匀，并有裂纹存在。镁合金的铝酸钠溶液中生长的氧化膜层呈片层状结构，微弧

3、放电形成的孔洞很少，大小不一，不存在裂纹。在硅酸钠、磷酸钠溶液中氧化膜层的厚度随着溶液浓度在增大而增加。而在铝酸钠溶液中氧化膜层随着溶液浓度在增大而减小，电解溶液浓度大于609／L后，微弧氧化陶瓷层不能形成。在硅酸钠电解溶液中，当溶液的浓度超过某一定值时，镁合金表面会出现一些类似岛状的物质出现，而且其多出现镁合金表面尖角部位，并向全表面扩展。通过对其进行的SEM分析可知，这些岛状物质实际为中空的颗粒堆垒而成。本论文在对氧化膜层的形成机理的初步探讨中，认为在电解溶液中，镁合会表面马上生长出一层氧化膜，为了维持这层氧化膜的生长，

4、必须提高电压。但当氧化电压达到某一临界值，氧化膜层会被局部击穿熔融，产生火花放电。而微弧氧化膜并不是在所有表面上同时生长的，而是在不断增加电压的过程中局部击穿与北京工业人学工学硕士掌位论文生长，导致全面增厚而最后达到指定电压的极限厚度。关键词微弧氧化：镁合金；陶瓷膜层：电解液AbstractMicro—arcoxidationwasanewtypeofsurfacetreatingtechnology，onthebasicofanodeoxidation．Ituseplasmamicro—arctogrowaceramicf

5、ilmonmetalsurface’Soriginalpositioninordertoimproveweal"resistant、corrosionresistantandinsulatedcharacterofmaterial．Wi也thefacilityofMicro-arCOxidationmadebyourselves。oxidationfilmthatithasceramiccharacterwasmadeonmagnesiumalloysubstrate．Electrolyte’Sconsistencyande

6、xperimentaltime，whichaffectedthefilm，wasstudiedpreliminary．AndtheprincipiumofMicro—arcOxidationtechniqueadoptedtofabricateoxidationfilmonmagnesiumalloysubstratewasexploredinthepaper，Underprocessingconditionatpresent，strongbaseandalkalineweakacidsalt，forexample，NaOH

7、、Na2Si03、Na3P04、NaAl02．UseNaOHadjusttOPHvalue．Voltage、Ⅳasused100Vandcurrentdensitvwas1．0AJcm2．TheanalyzingtothefilmturnOUtfromtheexperimentationindicatedthatoxidationfilminNaOHwasmakeupofsmoothlayerandgrainthatitwasaccumulatedonit．WhenconsistenceofNaOHwas2．5～7．59／L

8、．thicknessofceramicfilmwasthemorethinalongwiththemoreincreaseofelectrolyteconsistence．WhenconsistenceofNaOHreach109／L，micro—arcoxidationfilmwasn’