AZ91D镁合金微弧氧化涂层制备及其耐蚀性研究

采用不同的电解液配方对AZ91D镁合金表面微弧氧化原位生长一层陶瓷膜层,并利用电化学方法测试了陶瓷膜层的极化曲线,用扫描电镜(SEM)分析陶瓷膜层的形貌结构,通过XRD分析了膜层相组成.结果 表明:在恒流条件下,AZ91D镁合金表面获得致密光滑的陶瓷膜层,陶瓷膜层中的微孔在微弧氧化过程中得以封闭,膜层耐蚀性提高;K2T...     

AZ91D铸造镁合金微弧氧化技术应用研究

微弧氧化技术是一种依靠弧光放电瞬间产生高温、高压,从而在金属表面生长以金属基体为主的陶瓷膜氧化层的表面改性技术,可制备诸如防腐、耐磨、耐热及其他功能化的膜层。试验研究了AZ91D铸造镁合金微弧氧化陶瓷膜,测试了膜层的组织形貌及性能,并列举了该镁合金机加件和压铸件微弧氧化应用实例,分析了微弧氧化技术未来发展方向。     

AZ91镁合金微弧氧化处理研究

研究了AZ91镁合金的微弧氧化处理,结果表明,在不同处理时间AZ91镁合金表面分别形成了厚度为28～106 μm的陶瓷膜层.膜层分外层膜和内层膜两层,内层膜质地较为致密;外层膜质地较为疏松.疏松层主要成分为Mg2SiO4 和 MgSiO3,致密层主要成分为MgO.     

镁合金表面微弧氧化放电现象及氧化膜特性分析

为研究AZ91D表面微弧氧化过程中的放电现象及膜层特性,采用高速摄像机记录微弧氧化试样表面在Na2Si O3-Na OH电解液体系下放电过程的瞬间图像。用扫描电子显微镜(SEM)对微弧氧化膜层截面形貌和表面形貌进行观察,利用X射线衍射仪(XRD)分析膜层的相组成。结果表明:AZ91D合金在微弧氧化稳定阶段,放电过程呈周期性变化规律。AZ91D合金微弧氧化膜层由致密层与疏松层构成,靠近基体一侧为致密层,膜层外侧为疏松层,在疏松层表面存在微孔和裂纹缺陷,膜层最大厚度约为169μm。陶瓷膜层主要由Mg O和Mg2Si O4相组成,且以Mg O相为主。     

电解液体系对AZ91D镁合金微弧氧化膜层的影响

利用微弧氧化技术,分别在不同电解液体系(Na_2SiO_3、NaAlO_2、Na_3PO_4)中制备AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷层。采用SEM分析了微弧氧化陶瓷层表面的微观形貌、孔隙率。利用CHI650D电化学工作站,在3.5%NaCl溶液中测试了微弧氧化陶瓷层的耐腐蚀性能。结果表明,NaAlO_2体系微弧氧化膜表面微孔分布均匀,孔隙尺寸较小,约1～2μm;陶瓷膜厚度随氧化时间增加而线性增长,孔隙率则先增加后减小。NaAlO_2陶瓷膜的孔隙率仅为10.9%,膜层厚度可达30μm。NaAlO_2体系膜层腐蚀电位(-1.32 V)相对较高,自腐蚀电流密度(2.14×10~(-8)A·cm~(-2))较基体减小3个数量级,耐蚀性最好。     

AZ91D镁合金微弧氧化工艺参数的研究

微弧氧化技术是一种在金属表面原位生长陶瓷膜的先进成形技术,是镁合金表面处理技术的重点发展方向,微弧氧化过程复杂,选择合适的工艺参数,优化工艺过程,对进一步提高膜层的性能来说至关重要。本课题通过试验研究了电流密度、占空比、频率和氧化时间对AZ91D镁合金陶瓷膜性能的影响,对工艺参数进行了优化。试验结果表明,AZ91D镁合金微弧氧化最佳的工艺参数:电流密度为1.0A/dm2、频率为600Hz、占空比为20%、微弧氧化时间为20min。     

AZ91D镁合金微弧氧化工艺参数的优化

利用自制微弧氧化装置在硅酸盐体系中对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理.采用4因素3水平正交试验,从考察膜层厚度、表面粗糙度和耐蚀性出发,确定了AZ91D镁合金在硅酸盐体系中的最佳工艺参数.结果表明：在最佳工艺条件下,微弧氧化膜呈多孔结构、孔径较小,裂纹较少,分布均匀,膜层较为致密;微弧氧化膜由MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4和少量的SiO2组成;室温下,在质量分数为3.5%的NaCl中性溶液中浸泡168 h后,膜层表面未出现明显的点蚀现象,耐蚀性较镁合金基体有了很大提高.     

电参数对镁合金微弧氧化膜层生长的影响及耐蚀性研究

利用微弧氧化技术对AZ91D镁合金在硅酸盐和锆盐溶液中进行表面陶瓷化处理,发现电参数对膜层厚度有很大影响。并采用IM6e型电化学工作站,对微弧氧化镁合金进行电位极化曲线测量。通过电化学测量对微弧氧化镁合金的腐蚀行为进行分析。用处理好的镁合金进行腐蚀实验,用失重法和极化法测试其耐蚀性,发现电解液中锆元素会大大提高膜层的耐蚀性。同时通过XRD分析发现硅酸盐电解液中制备的陶瓷膜主要由Mg2SiO4、MgO和MgF2等相组成,锆盐电解液中制备的陶瓷膜主要由MgO、MgF2和ZrO2相组成。     

镁合金微弧氧化电解液电导率的研究

在硅酸系中对AZ91D镁合金微弧氧化电解液电导率特性进行了研究,并深入分析了电解液电导率对微弧氧化工艺参数和陶瓷膜性能的影响。结果表明,电解液温度对微弧氧化电解液电导率影响较大,温度每升高10℃,电解液电导率约增加12%左右。随着电解液电导率的增大,起弧电压降低,膜层生长速率加快;陶瓷膜耐蚀性先增大后减小,陶瓷膜硬度增长趋势先较快后变缓。     

AZ91D镁合金微弧氧化膜层性能的研究

在铝酸盐体系电解液中采用微弧氧化技术对AZ91D镁合金进行表面处理。通过扫描SEM、XRD、电化学测试技术等研究了氧化电压和氧化时间对微弧氧化膜层的表面形貌、结构、厚度、耐蚀性的影响。结果表明,随氧化电压的增大和氧化时间的延长,微弧氧化膜层的耐蚀性呈上升趋势,膜层厚度为3~31μm,膜-基结合强度最大值达到42 MPa。     

AZ91D镁合金表面微弧氧化陶瓷膜微观结构与组成的研究

采用自制的恒流非对称方波电源用微弧氧化法在AZ91D镁合金表面制备了耐腐蚀陶瓷膜,通过微观分析手段对微弧氧化膜的截面特征、元素成分分布及表面膜的相组成进行了分析,研究了微弧氧化工艺参数对膜层表面形貌、微观结构与组成等的影响.结果表明,提高电流密度会造成组织疏松微孔孔径增大;硅酸盐溶液中微弧氧化制得的陶瓷膜优于铝酸盐溶液.而且电解液中的离子可参与成膜反应,硅酸盐溶液体系镁合金微弧氧化陶瓷层主要由MgO和Mg_2SiO_4相组成,铝酸盐溶液体系微弧氧化膜层主要由MgAl_2O_4相组成.     

镁合金在硅酸盐体系中微弧氧化膜层的性能研究

利用交流微弧氧化装置对AZ91D镁合金在硅酸盐体系中进行了微弧氧化处理,并通过扫描电镜、电化学测试技术和表面性能测试仪等研究了氧化时间和电流密度对微弧氧化膜层表面形貌、厚度、耐蚀性、摩擦磨损性能和结合力的影响.结果表明：随氧化时间和电流密度的增大,镁合金微弧氧化膜层中微孔的数量减少,但微孔的直径和表面粗糙度增大.膜层厚度随氧化时间和电流密度的增加呈线性增大,但与基体的结合力明显降低.镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性和耐磨性随氧化时间和电流密度的增大呈先增大后减小的趋势.镁合金在硅酸盐体系中微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0.20A/cm2.     

负向电压与氧化时间对AZ91D微弧氧化膜层形成特性的影响

在硅酸盐体系下对AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理,研究了负向电压和氧化时间对微弧氧化膜层特性的影响,并通过XRD、金相显微镜及SEM对氧化膜进行了相结构和表面形貌的分析.结果表明,随着负向电压的提高,膜厚逐渐增加,表面孔洞增大,但孔洞及微裂纹的数量减少,当负向电压为120 V时,膜厚达到157μm,孔洞及裂纹数量最少.延长氧化时间,使得微弧氧化膜层厚度增加,膜层生长速率先增大后减小.氧化膜层主要由立方结构MgO和镁橄榄石相Mg2SiO4构成,衍射谱中未发现Mg的衍射峰,氧化膜层致密性较好.陶瓷膜层由致密层和疏松层组成且与基体结合紧密.     

微弧氧化对AZ91D镁合金力学性能的影响

利用扫描电镜观察AZ91D镁合金微弧氧化膜形貌,通过静拉伸试验和疲劳试验研究微弧氧化后AZ91D镁合金试件的抗拉强度和疲劳性能,借助体视显微镜和扫描电镜观察疲劳断口形貌。结果表明,微弧氧化陶瓷膜内层致密,具有良好的韧性,并且与基体结合强度高,微弧氧化处理对 AZ91D镁合金的抗拉强度没有影响。微弧氧化处理后,在均值S_m=4.72 kN、幅值S_a=3.15 kN、应力比R=0.2、载荷为等幅谱及频率为10 Hz疲劳试验条件下,AZ91D 镁合金的平均疲劳寿命为54148次循环,与化学氧化处理相当。     

镁合金微弧氧化涂层的摩擦学性能研究

利用扫描电镜分析了AZ91D镁合金微弧氧化膜的组织形貌,对氧化膜硬度及摩擦学行为进行了研究。结果表明:微弧氧化膜能显著提高镁合金基体的硬度和抗磨性能,但其摩擦系数较镁合金基体高。涂层厚度对涂层的减摩性能影响较小,但对其抗磨性能影响较大,并存在提高抗磨性能的最佳涂层厚度。涂层的磨损机制主要是磨粒磨损和剥层磨损。     

电参数对AZ91D镁合金微弧氧化过程和膜层的影响

在硅铝复合电解液中,采用不同的电参数在AZ91D镁合金表面制备微弧氧化膜。利用扫描电镜(SEM)观察了膜层表面微观形貌;通过膜层测厚仪测量了氧化膜的厚度。结果表明,随着电流密度、占空比或者氧化时间的增大,膜层的不均匀程度都逐渐增大,表面放电孔洞尺寸变大,数量减少;电流密度大于10A/dm2或氧化时间超过15min时,微弧氧化过程会出现熄弧阶段;膜层厚度随着电流密度的增加而呈现近似线性增加后趋于稳定的变化趋势;而随着占空比或者氧化时间的延长,膜层厚度则逐渐增大。     

微弧氧化处理对AZ91D镁合金腐蚀行为的影响

采用碱性硅酸盐溶液,在AZ91D镁合金试样表面制得微弧氧化膜,并利用电化学阻抗方法对镁合金及微弧氧化处理试样在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为进行比较研究.结果表明,镁合金经微弧氧化处理后,腐蚀电位和膜层阻抗均有一定程度的提高.但在浸泡过程中,微弧氧化处理试样的电化学参数呈现出不同的变化规律,初期波动较大,后期则逐渐降低,趋向稳定.     

过电压对镁合金微弧氧化膜层性能的影响

采用自行研制的大功率微弧氧化电源在频率700 Hz、占空比20%的条件下进行微弧氧化实验:并测量陶瓷膜层的厚度,观察膜层微观形貌,通过盐雾试验来评定陶瓷膜层的耐蚀性.研究发现:随过电压的升高,镁合金微弧氧化膜层厚度增加,表面熔融物颗粒增大,膜层表面变粗糙,陶瓷层的耐蚀性呈先增加后降低的趋势;并且陶瓷膜层耐蚀性在过电压为100～150 V时较好,因此镁合金微弧氧化要选择适当的过电压.     

脉冲形式对镁合金微弧氧化成膜的影响

在单极性脉冲、双极性脉冲、带放电回路的脉冲形式下分别对AZ91D镁合金进行微弧氧化试验。研究不同脉冲形式下微弧氧化的负载电压及电流波形,以及脉冲形式对铸造AZ91D镁合金微弧氧化过程及效率的影响。结果表明,带放电回路的脉冲形式能消除负载电容的影响。其微弧氧化过程稳定,弧点均匀,膜层表面光滑,孔洞均匀、密布,有效提高了成膜效率。     

AZ91D镁合金双脉冲微弧氧化参数确定及耐蚀性研究

利用双脉冲微弧氧化电源对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,通过检测陶瓷层的厚度和粗糙度,确定了AZ91D镁合金在锆盐电解液中,单极氧化模式和双极氧化模式下的最佳的工艺参数;通过5%NaCl中性盐雾腐蚀试验,对最佳工艺参数下的试样进行陶瓷层耐蚀性检测;利用XRD检测双极试样陶瓷层表面的相成分。试验结果表明:在单脉冲输出形式下,AZ91D镁合金最佳的工艺参数:频率600 Hz,占空比25%;在双脉冲输出形式下,最佳的工艺参数:频率500 Hz,占空比25%,脉冲个数为2∶2;陶瓷膜主要由MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4和ZrO2组成。