电解液对微弧氧化陶瓷层成分及结构影响的研究

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1、摘要微弧氧化技术是目前为止研究比较成熟的表面处理技术，通过此方法可以在金属表面制得性能良好的陶瓷层，可大大提高金属本身的综合性能。本文研究不同电解液对不同基体合金微孤氧化陶瓷层成分及结构的影响。首先以镁锰板为研究对象，采用目前研究比较成熟的电解液Na2Si03，并适当加一些添加剂Na2W04，对镁合金试样进行微弧氧化处理。研究了电解液浓度、电流密度以及氧化时间等工艺参数对陶瓷层的影响，并确定了最佳工艺参数，在此基础上详细讨论了添加Na2W04，对陶瓷层产生的影响。之后，以币6舢4v为研究对象，通过在含有钙盐、磷盐的电解液中对T16A14v合金进行微弧氧化处理，在钛合金表面制备了含钙、

2、磷元素的陶瓷层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪分析了涂层的形貌、相及元素组成。在大量试验结果的基础上，给出了在本试验条件下的最佳电解液成分和工艺参数。研究表明陶瓷层是在微区弧光放电作用下，由中心具有微孔的呈“火山锥”状生长的微小颗粒相互结合而形成的；微弧氧化陶瓷层随着厚度的增加，构成陶瓷层的“火山锥”状微小颗粒及其中心的微孔均变大，颗粒密度降低：陶瓷层与基体之间为冶金结合。以镁锰板为基体的镁合金生成的陶瓷层主要相组成为Mg、MgO和MgaSi04。在加入Na2W04后，增加了膜层厚度，提高了膜层的致密性，同时也提高了硬度，但对膜层的相组成几乎没有什么影响，由此

3、说明，添加Na2W04，可以改善膜层的整体性能。且在Na2Si03电解溶液中，当溶液的浓度超过某一定值(609／L)时。镁合金表面会有岛状物质出现，且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和XRD分析可知，这些岛状物质实际为中空的颗粒堆垒而成。以1础气14V合金表面的微弧氧化涂层是一种含钙磷元素、多孔、与基体结合牢周、具有陶瓷特性的混合物，其主要组成相为二氧化钛。涂层具有比钛合金基体高的显微硬度，其耐磨性和耐蚀性均优于钛合金基体。本论文在对陶瓷膜层的形成机理的初步探讨中，认为在电解液中，陶瓷膜层既处于生长的过程，也受到溶液对其的溶解作用的影响，当陶瓷膜层生长的

4、速度北京工业人学工学硕上学位论文同溶解的速度相等时，膜层保持平衡不再增厚。而电弧的局部高温和电解溶液对镁合金的冷凝共同作用，在镁合金表面形成陶瓷膜层。论文还对采用微弧氧化技术在钛合金表面制备钙、磷活性涂层的机理进行了初步的探讨，认为电泳理论是电解液中钙磷离子向阳极运动的原因。而电弧的局部高温使阳极上发生了烧结，从而在钛合金表面形成了钙、磷涂层。关键词：微弧氧化；陶瓷层；电解液；结构ABSTRACTMicro-arcoxidationtechniqueisabettermethodofsurfacetreatment,itcallgethighqualityceramiclayerOn

5、metal．Inthisway,metals’synthesisperformanceisgreatimproved．Thispaperresearcheffects伽differentmetalindifferentelectrolyte．At鲰magnesium—manganeseplateassubjectinvestigatedandusedbetterelectrolytetOthesedays，Na2Si03，andadditionagent,Na2W04，tododifferentmicro-areoxidationexperiments．Theelectrolyte’

6、sconcentrationcurrentdensityandexperimentaltime．whichaffectedtheo朗锄icfilm,wasstudiedsystematically．TheoptimumprocessingparameterWas血ed．AndthentheeffectonceramiclayerafterputtinginNa2W04wasdiscussed．Then币小14Vassubjectinvestigatedandusedelectrolyteincludingcalciumandphosphorustodomicro-m-coxidati

7、onexperiments．andgetogramlelayerincludingcalciumandphosphorus．Thenuseelectronmicroscope(SEM)，x-raydiffi'actometerandEDStOanalysepatternphaseandelementalcomposition．Afteralotofexperiments，Igetthebestelectrolytecomponentprocessingpa