镁合金微弧氧化表面陶瓷膜工艺方法的研究

摘要

微弧氧化技术是一种在轻合金表面通过微等离子体放电,进行复杂的电化学、等离子化学和热化学过程,原位生长氧化物陶瓷膜层的新技术。利用此项技术形成的氧化膜层与基体的结合力强、硬度高、耐磨性、耐蚀性、导热性、电绝缘性都很好，是一项很有发展前途的材料表面处理新技术，正在成为国际材料表面工程技术领域的一个研究热点。
　　针对目前对微弧氧化过程的影响因素和陶瓷膜性能研究不是非常系统，并且不同电源模式下影响因素表现不同，得到的陶瓷膜的性能也不同这一情况，本文在实验的基础上，对微弧氧化过程的影响因素和陶瓷膜性能进行了系统、深入的研究，取得了大量的实验数据和曲线。
　　本文通过一系列以交流电为电源的镁合金微弧氧化工艺实验，研究微弧氧化过程中陶瓷氧化膜层的生长规律，不同电解质组成和浓度对陶瓷氧化膜生长的影响，以及微弧氧化过程中试样表面电流密度及微弧氧化时间等工艺参数对陶瓷氧化膜生长的影响。采用扫描电镜{SEM}及X射线衍射相结构分析(XRD)对陶瓷氧化膜微观形貌及膜层结构进行分析，对陶瓷氧化膜的厚度、显微硬度、耐蚀性进行了测试。
　　试验表明，陶瓷层由Mg、MgO、MgAl2O4、Mg2SiO4和少量不定形相组成；微弧氧化陶瓷膜的形成过程是氧化膜的生成与溶解交替发生，生成速率大于溶解速率的过程；提高电解液的浓度可提高陶瓷氧化膜的成膜速度，增加氧化膜的厚度；增大电流密度可提高氧化膜的生长速度，增加氧化膜厚度。但是，电流密度太大会导致弧光放电，破坏氧化膜；陶瓷膜的硬度和厚度随氧化时间的延长而升高，并呈现“半抛物线”规律增长。

目录

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STUDY ON TECHNOLOGY OF MICRO-ARC OXIDATION CERAMIC COATINGS GROWN ON MAGNESIUM ALLOY

摘 要

Abstract

目 录

第1 章 绪 论

1.1 镁合金的特点和应用

1.2 微弧氧化技术概念

1.3 微弧氧化技术的发展及现状

1.4 镁合金微弧氧化表面陶瓷膜工艺

1.5 本文主要研究内容

第2 章 微弧氧化机理分析

2.1 热作用机理的提出

2.2 电子雪崩机理的提出

2.3 微弧放电的理论模型

第3 章 镁合金微弧氧化工艺试验及结果表征

3.1 镁合金试样制备

3.2 微弧氧化设备

3.3 试验方法与内容

3.4 试验现象与结果

3.4.1 微弧氧化过程中形成陶瓷膜的一些规律

3.4.2 不同电解液浓度的微弧氧化试验现象和结果

3.4.3 不同电流密度的微弧氧化试验现象与结果

3.4.4 不同微弧氧化时间的试验现象与结果

3.5 本章小结

第4 章 微弧氧化膜表面形貌与相结构分析

4.1 陶瓷膜微观形貌及组成

4.2 陶瓷膜相结构分析

4.3 陶瓷膜耐蚀性分析

4.3.1 陶瓷膜耐蚀性对比

4.3.2 电流密度对陶瓷膜耐蚀性的影响

4.3.3 微弧氧化时间对陶瓷膜耐蚀性的影响

4.4 陶瓷膜的摩擦磨损特性

4.5 本章小结

第5 章 微弧氧化陶瓷膜成膜过程分析与讨论

5.1 镁合金微弧氧化陶瓷膜成膜过程分析

5.2 工艺参数对微弧氧化陶瓷膜性能的影响

5.2.1 氧化时间对形膜速率和硬度的影响

5.2.2 不同电解液浓度对工作电压的影响

5.2.3 不同电解液对工作电压的影响

5.3 电参数对微弧氧化陶瓷膜性能的影响

5.3.1 恒流条件下工作电压和膜厚度的变化

5.3.2 电流密度对工作电压和膜厚度的影响

5.4 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢

个 人 简 历