鎂合金微弧氧化陶瓷膜成膜過程分析及其摩擦磨損特性研究.pdf

1、利用微弧氧化技術(shù)在AZ91D鎂合金表層制備原位生長的具有冶金結(jié)合強度的陶瓷膜層，以膜層厚度與結(jié)合力為評判因素，通過改善電解液成分配比和實驗電參數(shù)來確定成膜最佳工藝。綜合利用XRD、EDS等測試方法測試了陶瓷膜的相組成與元素分布情況;利用SEM觀察了陶瓷膜的表層形貌及內(nèi)部花樣形貌，通過分析不同時間試樣膜層的元素分布探索了微弧氧化成膜的傳質(zhì)過程;采用銷盤式摩擦磨損試驗機將孔隙率不同的膜層在相同摩擦條件下進行在油潤滑磨損，分析了油潤滑條件下的

2、磨損機制。
　　運用正交試驗方法，以陶瓷膜層厚度和結(jié)合力作為對比依據(jù)篩選出了本實驗的最佳電解液配方為:硅酸鈉9g/L，磷酸鈉5g/L，氫氧化鉀6g/L，氟化鈉2g/L，EDTA二鈉1g/L。同樣通過正交方法和控制變量法確定了最佳的工作電參數(shù)為:微弧氧化時間40min，電流密度5A/dm2，頻率300Hz，占空比20％。
　　陶瓷膜層主要相為MgO、Mg2SiO4、MgAl2O4及Mg3(PO4)2，MgO相含量增長最快。

3、r>　　微弧氧化初期，試樣表面生成一層致密的氧化膜，隨著電荷在氧化膜兩端積累逐漸擊穿，陶瓷膜層進入外生長階段，此時電解液中的硅酸根離子、磷酸根粒子、氧離子以及與基體反應(yīng)生成的鋁酸根離子進入到膜層內(nèi)部與單質(zhì)鎂和鎂離子發(fā)生反應(yīng)生成一系列陶瓷相;但隨著反應(yīng)進行，膜層表面孔洞減少，酸根離子不再那么容易進入到膜層內(nèi)部放電區(qū)域，只有離子半徑較小的氧離子可以較為容易的進入到膜層內(nèi)部，所以反應(yīng)后期主要形成的陶瓷相為氧化鎂;通過對不同元素的能譜和XRD分

4、析發(fā)現(xiàn)，陶瓷膜的表層富含種類多樣的陶瓷相，而膜層內(nèi)部主要為氧化鎂陶瓷相，這是因為隨著反應(yīng)進行，內(nèi)部放電擊穿溫度和能量逐漸升高，由于熔點較低，反應(yīng)初期形成的氧原子比較高的陶瓷相載體在高溫下被重新融化，并在高電壓下分解為等離子體。由于鎂離子有著較容易地結(jié)合，氧的等離子體可以立即反應(yīng)生成氧化鎂陶瓷相。熔融物噴發(fā)通道由內(nèi)到外也是一個溫度快速降低的通道，噴發(fā)出的不同陶瓷相因為其凝固點不同在通道內(nèi)的不同位置固化形成新的陶瓷相，所以各個元素在膜層內(nèi)有