AZ80镁合金微弧氧化制备工艺及膜层封孔技术研究

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镁合金因其密度小、强度高、铸塑性能好及可回收利用性,在汽车、化工、航空航天等领域中的应用备受关注。但是,镁合金自身存在的对腐蚀的高敏感性限制了其广泛应用。微弧氧化(MAO)技术利用弧光放电在基材表面原位生长陶瓷氧化膜,膜层与基体结合力强、韧性好、致密度高,并具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐高温和绝缘等特性,但其成膜过程中的高温高压反应会在表面形成大量孔洞结构,这为腐蚀介质的侵入提供了通道,严重影响氧化膜层的长效防护。因此,研究微弧氧化工艺及膜层封孔技术成为当前的研究重点。为此,本文在对微弧氧化处理后的AZ80镁合金表面利用不同封孔剂进行表面处理,制备了一系列微弧氧化及封孔复合膜层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电化学工作站、摩擦磨损试验机等系统的研究了电压、频率、占空比及氧化时间对微弧氧化膜层性能及微观结构的影响,以及采用聚甲基三甲氧基硅烷(PMTMS)和聚四氟乙烯(PTFE)这两种封孔处理后膜层的结构和性能的变化。主要研究成果如下:(1)在碱性磷酸盐电解液体系中,制备的MAO多孔膜层的耐腐蚀性能与膜层表面孔隙率和粗糙度相关,在电压350 V、频率700 Hz、占空比10%、氧化时间15 min电参数下,膜层表面孔隙率和粗糙度最小,具有最佳的耐腐蚀和耐磨性能。(2)利用不同浓度PMTMS对MAO膜层进行封孔处理,均能对孔洞进行有效封填,增强膜层的疏水性,对膜层耐磨性能的提升影响不大。30%质量分数PMTMS封孔处理后的膜层耐腐蚀性能最佳。(3)利用不同浓度PTFE对MAO膜层进行封孔处理,均能对孔洞进行有效封填,增强膜层的疏水性,耐磨性有明显提升。25 g/L质量浓度PTFE封孔处理后的膜层耐腐蚀和耐磨性能最佳。
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