镁合金超声辅助微弧氧化复合陶瓷层的制备及性能研究

• 作 者: 王晓云
• 机 构: 太原理工大学
• 出 处: 太原理工大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 镁合金 超声辅助 微弧氧化 复合陶瓷层 耐蚀性能

镁合金作为轻结构金属，在航空航天、电子通讯等领域有着广泛的应用前景，但其差的耐蚀性能限制了它的实际应用。目前，微弧氧化技术作为一种环保型表面处理技术已被用于改善镁合金的耐蚀性能，但微弧氧化层表面疏松多孔，对镁合金耐蚀性能的提高带来不利影响。在电解液中加入微粒添加剂对微弧氧化层进行原位封孔是减少微孔缺陷，提高镁合金耐蚀性能的一种有效手段。但直接在电解液中加入微粒添加剂会存在分散性差的问题，而超声波独特效应可有效解决该问题。　　本论文以AZ31B镁合金为基体材料，在微弧氧化过程中引入超声辅助，首先对铝酸盐-磷酸盐复合体系电解液进行优化，在此基础上掺杂 Al2O3胶体制备复合陶瓷层，同时研究了Al2O3胶体的加入量、加入时间以及超声辅助对复合陶瓷层组织结构和性能的影响，得出以下结论：　　（1）采用单变量方法探讨微弧氧化实验中复合体系下溶液中各成分浓度变化对氧化电压和膜层耐蚀性能的影响，确定了各成分的最佳浓度值，即NaAlO2=15 g/L，Na3PO4=5 g/L，Na2B4O7=2 g/L；　　（2）超声辅助微弧氧化过程中，与未掺杂Al2O3胶体相比，掺杂胶体后制备的复合陶瓷层表面孔隙率降低，膜层厚度增加，并出现Al2O3硬质相，镁合金试样的耐蚀和耐磨性能均显著提高；　　（3）在微弧氧化中期（约在氧化总时间的3/5）时加入500 mL Al2O3胶体，形成的陶瓷层孔隙率最小、裂纹微小，封孔效果最佳，且厚度最大，表 现出最佳的耐蚀性和耐磨性；　　（4）超声波频率为45 kHz、功率比为60%时，Al2O3胶体的分散效果最好，微弧氧化封孔处理后陶瓷层表面的孔隙率最小、无明显微裂纹，膜层厚度较大，微观质量得到改善，从而耐腐蚀性能达到最佳。