SiC增强AZ91D镁合金微弧氧化膜层的研究

论文摘要

镁合金微弧氧化技术是通过电解液中的高压放电作用,在金属表面原位生长陶瓷膜的一种新工艺。本文是借鉴已有化学试剂配方组成、配比的基础上,参考前期尝试性试验结果,通过在现有微弧氧化配方组成中添加SiC颗粒(粒径≤5μm),并对其工艺参数进行了优化,对所制备的微弧氧化复合膜层的特性进行了深入探讨。在电解液配方组成部分,采用已有的硅酸盐体系的电解液配方,添加增强体SiC颗粒(粒径≤5μm),并对该体系的微弧氧化电解液配方及工艺参数进行了优化,确定电解液最佳配方为硅酸钠15g/L、氢氧化钠2g/L、氟化钾13g/L、SiC颗粒3 g/L;最佳工艺参数为,恒流模式、频率600Hz、占空比30%、微弧氧化时间50分钟。在膜层性能研究部分,在该电解液配方和工艺参数条件下制备的微弧氧化复合膜层和在相同条件下所制备的微弧氧化膜层(电解液中未加入SiC颗粒)进行比较,微弧氧化复合膜层的膜厚均匀、致密度高、硬度高、耐腐蚀性能和耐磨损性能都优于微弧氧化膜层,对微弧氧化复合膜层和微弧氧化膜层的微观表面形貌都进行SEM观察分析发现:膜层表面都是由许多微孔构成的网状结构,但是前者更致密、孔径相对较小、微裂纹相对较少。对微弧氧化复合膜层进行XRD物相分析发现:该膜层主要是由Mg、MgO、Mg2SiO4和SiC组成。对微弧氧化复合膜层进行EPMA元素浓度变化分析发现:膜层中Mg、Si、C、O的元素沿选定直线方向上的浓度的变化情况。对微弧氧化复合膜层进行EDS元素含量和分布的分析发现:氧化时间对Si、C、O等元素进入氧化膜层有影响,由于电场对元素的作用及吸附的结果,使得随着实验时间的延长,镁合金表面氧化膜层中此三种元素的含量也明显增加。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 镁合金的特性及应用现状
• 1.1.1 镁及其合金的特性
• 1.1.2 镁合金的应用现状
• 1.1.3 镁合金应用面临的问题及对策
• 1.2 镁合金的表面处理
• 1.2.1 化学转化处理
• 1.2.2 阳极氧化
• 1.2.3 金属涂层
• 1.2.4 气相沉积
• 1.2.5 有机涂层
• 1.3 微弧氧化技术及其发展
• 1.3.1 微弧氧化技术基本原理
• 1.3.2 微弧氧化技术的发展历史
• 1.3.3 微弧氧化技术的四个阶段
• 1.3.4 微弧氧化膜层的表面形貌
• 1.3.5 微弧氧化膜层的结构
• 1.3.6 微弧氧化技术的工艺流程
• 1.3.7 微弧氧化性能的影响因素
• 1.4 镁合金微弧氧化膜层的功能化处理
• 1.4.1 装饰性陶瓷膜
• 1.4.2 耐磨性陶瓷膜
• 1.4.3 耐蚀性陶瓷膜
• 1.4.4 润滑性陶瓷膜
• 1.5 本课题研究目的和意义
• 1.6 本课题研究的技术路线和主要内容
• 1.6.1 技术路线
• 1.6.2 主要内容
• 第2章 实验设备及测试方法
• 2.1 实验装备
• 2.2 其它设备
• 2.3 实验材料
• 2.3.1 试样的材质
• 2.3.2 试样的制备
• 2.4 实验基本操作步骤
• 2.4.1 试样前处理
• 2.4.2 电解液的配制
• 2.4.3 微弧氧化实验
• 2.4.4 试样后处理
• 2.5 检测微弧氧化膜层性能的流程
• 2.6 微弧氧化膜层性能的测试方法
• 2.6.1 膜层厚度
• 2.6.2 膜层形貌
• 2.6.3 膜层组成
• 2.6.4 膜层致密性
• 2.6.5 膜层硬度
• 2.6.6 膜层耐腐蚀性
• 2.6.7 膜层耐磨损性
• 2.7 影响镁合金微弧氧化膜结构与性能的因素
• 2.8 制备镁合金微弧氧化复合膜层的可行性
• 第3章 实验部分
• 3.1 镁合金微弧氧化复合膜层的制备
• 3.1.1 电解液的配制
• 3.1.2 工艺参数的选取
• 3.2 镁合金微弧氧化膜层的制备
• 3.3 氧化时间-电压曲线
• 3.4 电流密度对膜层的影响
• 3.5 膜层厚度分析
• 3.6 膜层硬度
• 3.7 复合膜层XRD 物相分析
• 3.8 电子探针分析
• 3.9 能谱分析
• 3.10 表面形貌分析
• 3.11 电化学腐蚀
• 3.12 膜层干摩擦性能
• 3.12.1 干摩擦性能
• 3.12.2 结果讨论
• 3.13 本章小结
• 第4章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文