【摘 要】
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汽车轻量化是在保证强度和安全性能前提下尽量降低整车装备质量,因此,重量轻、比强度比弹性模量高的镁合金显示了广阔的应用前景。为了解决镁合金汽车部件冷连接时与钢质铆钉之间的接触腐蚀问题,本文通过微弧氧化(MAO)技术在10B21铆钉钢表面制备MAO-PTFE自润滑高耐蚀复合涂层。首先通过控制变量法研究并选取最优的负电压参数,制备以α-Al2O3为主的MAO陶瓷涂层,并在此基础上通过向电解液体系中直接加
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汽车轻量化是在保证强度和安全性能前提下尽量降低整车装备质量,因此,重量轻、比强度比弹性模量高的镁合金显示了广阔的应用前景。为了解决镁合金汽车部件冷连接时与钢质铆钉之间的接触腐蚀问题,本文通过微弧氧化(MAO)技术在10B21铆钉钢表面制备MAO-PTFE自润滑高耐蚀复合涂层。首先通过控制变量法研究并选取最优的负电压参数,制备以α-Al2O3为主的MAO陶瓷涂层,并在此基础上通过向电解液体系中直接加入聚四氟乙烯(PTFE)分散液制备MAO-PTFE自润滑复合涂层。PTFE粒子一方面可以直接沉积在涂层表面,提高涂层的耐磨性,另一方面可以填充MAO涂层的孔洞,使得涂层更加致密。同时,探究PTFE分散液浓度对涂层的性能影响。为了进一步提高复合涂层的耐蚀性,在电解液中继续添加甘油进行优化,甘油可以有效的抑制尖端放电,增强MAO过程的氧化反应,显著提高MAO-PTFE复合涂层的耐蚀性。通过对涂层的成分,形貌及性能测试,获得最佳的高耐蚀自润滑复合涂层,研究结果如下:1)负电压对MAO涂层的成分、表面形貌和结合强度的影响是显著的。当负电压为-100V时,涂层致密性最好,孔隙率下降至7.4%。涂层厚度增加到34μm,结合强度达到118.2 MPa。电化学自腐蚀电位由-0.713 V升至-0.488 V,腐蚀电流密度从161μA·cm-2降至3.64μA·cm-2。盐雾腐蚀72 h后腐蚀速率下降到2.26g·m-2·h-1,说明涂层同样具有优异的耐蚀能力。此外,负电压对氧化物涂层中α-Al2O3的生成和涂层与基体界面处Fe-Al过渡区的分布有直接影响。为进一步提高低碳钢表面微弧氧化涂层的耐蚀性提供了一条途径。2)在负电压-100 V下,制备MAO-PTFE自润滑涂层并探究PTFE分散液浓度对复合涂层性能的影响,结果发现,当添加浓度为6 g/L时,涂层大部分孔洞已经被PTFE填充,内层结构致密,厚度增加至37μm,孔隙率降至3%。此时涂层的结合能力也优于其他涂层,结合强度为128.5 MPa。同时,涂层的耐蚀性相比于基体有明显提升。在摩擦磨损测试中,N2涂层的平均摩擦系数仅为0.28,磨损量为5.01×10-5 mm~3·N-1·m-1。这归因于均匀的自润滑相PTFE在表面的沉积,填充了涂层中的孔洞,形成致密的结构,这极大的增加了涂层的耐磨性。3)继续加入甘油提高复合涂层的耐蚀性,结果发现,当甘油浓度为2ml/L时,涂层表面的PTFE和内部的α-Al2O3分布更均匀,具有极佳的耐电化学腐蚀和高绝缘能力。并且保护镁合金不受盐雾腐蚀的能力最强,72 h时AZ91D合金的腐蚀速率仅为0.53 g·m-2·h-1。有效的解决了钢铁与镁合金冷连接的腐蚀问题。
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