电参数对镁合金微弧氧化起弧和陶瓷层生长过程的影响

摘要

采用峰值电流输出模式下脉宽、脉数独立可调式微弧氧化电源，以降低能耗为口标，研究电参数对AZ31B镁合金微弧氧化起弧及陶瓷层生长过程的影响，探讨微弧氧化临界起弧所需的必要条件，分析不同能量输出模式下镁合金微弧氧化起弧和陶瓷层生长过程所需功率和能量，确定最佳的电参数输出方式。本文采用电化学工作站测定起弧瞬间所得膜层的阻抗值，借助扫描电子显微镜(SEM)观察微弧氧化陶瓷层表而形貌，通过涡流测厚仪测量微弧氧化陶瓷层的厚度。
　　 研究结果表明：增大脉宽和增加脉数均可有效缩短镁合金微弧氧化的起弧时间，且当脉宽为30μs、脉数为1650、峰值电流密度为50A/dm2时，起弧单脉冲功率最低为4.0KW，起弧能耗最小仅为2.4KJ；在微弧氧化通电初期，镁合金样品表而有MgO颗粒生成，随着时间的延长，样品表而阻抗持续增大，直到达到3.095E4Ω发生起弧现象。因此，高阻抗障碍层是微弧氧化前期临界起弧必不可少的条件；增大脉宽和增加脉数均可使陶瓷层生长速率增大、陶瓷层表而微孔孔径增大、生长单位厚度的陶瓷层所消耗的能量增多，同时在相同脉数、脉宽条件下，随着峰值电流密度的提高，生长速度增快、能耗增多。综合陶瓷层生长速度和单位能耗考虑，脉宽30μs和脉数1650为得到的最佳工艺参数。
　　 在等电通量条件下，不同的电参数对镁合金微弧氧化起弧过程有着一定影响，即脉宽固定在30μs左右，脉数尽最大的情况下，可以使起弧时间相对缩短，起弧能量也相应降低。镁合金微弧氧化陶瓷层生长速度和能耗均与脉宽、脉数、峰值电流密度有关，具体表现为：随着脉数的增大，峰值电流密度减小，陶瓷层生长速度减慢，生长电压降低，导致总能耗和单位能耗均显著降低；通过增大脉宽从而减小峰值电流密度的方式，可使处理过程电压降低，陶瓷层生长速度有所提高，总能耗和单位能耗均表现出下降趋势。