電解液對微弧氧化陶瓷層成分及結(jié)構(gòu)影響的研究.pdf

1、微弧氧化技術(shù)是目前為止研究比較成熟的表面處理技術(shù)，通過此方法可以在金屬表面制得性能良好的陶瓷層，可大大提高金屬本身的綜合性能。 本文研究不同電解液對不同基體合金微弧氧化陶瓷層成分及結(jié)構(gòu)的影響。首先以鎂錳板為研究對象，采用目前研究比較成熟的電解液Na<,2>SiO<,3>，并適當(dāng)加一些添加劑Na<,2>WO<,4>，對鎂合金試樣進行微弧氧化處理。研究了電解液濃度、電流密度以及氧化時間等工藝參數(shù)對陶瓷層的影響，并確定了最佳工藝參數(shù)，

2、在此基礎(chǔ)上詳細討論了添加Na<,2>WO<,4>，對陶瓷層產(chǎn)生的影響。之后，以Ti<,6>Al<,4>V為研究對象，通過在含有鈣鹽、磷鹽的電解液中對Ti<,6>Al<,4>V合金進行微弧氧化處理，在鈦合金表面制備了含鈣、磷元素的陶瓷層。采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)和能譜儀分析了涂層的形貌、相及元素組成。在大量試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，給出了在本試驗條件下的最佳電解液成分和工藝參數(shù)。 研究表明陶瓷層是在微區(qū)弧光放電作用下

3、，由中心具有微孔的呈“火山錐”狀生長的微小顆粒相互結(jié)合而形成的：微弧氧化陶瓷層隨著厚度的增加，構(gòu)成陶瓷層的“火山錐”狀微小顆粒及其中心的微孔均變大，顆粒密度降低；陶瓷層與基體之間為冶金結(jié)合。 以鎂錳板為基體的鎂合金生成的陶瓷層主要相組成為Mg、MgO和Mg<,2>SiO<,4>。在加入Na<,2>WO<,4>后，增加了膜層厚度，提高了膜層的致密性，同時也提高了硬度，但對膜層的相組成幾乎沒有什么影響，由此說明，添加Na<,2>WO

4、<,4>，可以改善膜層的整體性能。且在Na<,2>SiO<,3>電解溶液中，當(dāng)溶液的濃度超過某一定值(60g/L)時，鎂合金表面會有島狀物質(zhì)出現(xiàn)，且多出現(xiàn)鎂合金表面尖角部位，并向全表面擴展。通過對其進行的SEM和XRD分析可知，這些島狀物質(zhì)實際為中空的顆粒堆壘而成。 以Ti<,6>Al<,4>V合金表面的微弧氧化涂層是一種含鈣磷元素、多孔、與基體結(jié)合牢固、具有陶瓷特性的混合物，其主要組成相為二氧化鈦。涂層具有比鈦合金基體高的顯微

5、硬度，其耐磨性和耐蝕性均優(yōu)于鈦合金基體。 本論文在對陶瓷膜層的形成機理的初步探討中，認為在電解液中，陶瓷膜層既處于生長的過程，也受到溶液對其的溶解作用的影響，當(dāng)陶瓷膜層生長的速度同溶解的速度相等時，膜層保持平衡不再增厚。而電弧的局部高溫和電解溶液對鎂合金的冷凝共同作用，在鎂合金表面形成陶瓷膜層。論文還對采用微弧氧化技術(shù)在鈦合金表面制備鈣、磷活性涂層的機理進行了初步的探討，認為電泳理論是電解液中鈣磷離子向陽極運動的原因。而電弧的局