镁合金微弧氧化陶瓷膜的制备及其结构与性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lulufii
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在碱性硅酸盐体系中,采用微弧氧化技术对镁合金进行表面处理,利用SEM、XRD、EDS以及XPS等手段分析陶瓷膜的结构,探讨成膜机理;同时对其耐蚀及耐磨性能进行评价。通过正交试验,结合单因素实验分析,确定了电解液的较优组成为:Na2SiO36g/L,NaF2g/L,C3H8O310ml/L,KOH2g/L。  微弧氧化过程的电压~时间曲线上存在两个明显的转折点,将曲线分为三个线性阶段。根据电极/溶液界面发生的现象,微弧氧化过程分为普通阳极氧化、火花沉积、微弧及弧光放电阶段。电压~时间曲线上第一、第二转折点分别对应于击穿电压、临界电压。曲线的第一、第二、第三阶段分别对应于普通阳极氧化阶段、火花沉积阶段、微弧及弧光放电阶段。微弧氧化过程中陶瓷膜基本是均匀增重的,在开始一段时间内,氧化膜向外侧和基体内部同时生长,一定时间后向基体内部生长占据主导地位。  普通阳极氧化阶段形成的陶瓷膜与常规阳极氧化膜表面形貌相类似;当发生击穿时,微孔分布在呈凸起状陶瓷颗粒的中间位置或边缘,形成微孔镶嵌的的网状结构;对应于临界电压点的陶瓷膜表面不存在明显的孔洞;微弧阶段氧化膜的表面重新出现许多大小不一的微孔,呈网状结合在一起,陶瓷膜主要由内部的紧密层和外部的疏松层组成。添加表面活性剂后,极大地降低了陶瓷膜的孔隙率。  陶瓷膜主要由镁橄榄石Mg2SiO4及方镁石MgO组成。MgO的生成类似于普通阳极氧化;硅酸钠在水溶液中水解产生的正硅酸高温脱水或SiO32-在微弧区高温高电场作用下直接氧化可生成SiO2,在等离子放电的高温作用下,SiO2及MgO均呈熔融状态,微弧熄灭时,在电解液的冷却作用下发生相变,最终生成Mg2SiO4及MgO的混合物。沿着膜层的深度方向,Mg元素的含量逐渐升高,而Si、O元素的含量逐渐降低,表明沿着膜的深度方向,MgO的含量逐渐增加,Mg2SiO4的含量逐渐减少,紧密层主要由MgO组成,疏松层为MgO与Mg2SiO4的混合物。  导致微弧氧化电流效率低的因素包括金属的阳极溶解、已有膜层的溶解以及氧气的析出。氧气的析出是影响电流效率的主要因素,析出途径为:在氧化膜/溶液界面,水分子或OH-被直接氧化,水分子也可能在微弧氧化过程的热作用而发生热分解,溶液中的电解质也可以直接氧化生成氧气。另一方面,在氧化膜内,O2-也会生成氧气,包覆于氧化膜内。  经微弧氧化处理后,镁合金的硬度以及耐磨性能均显著提高。动电势极化曲线、电化学交流阻抗、循环阳极极化曲线、腐蚀失重试验以及腐蚀后的形貌观察一致表明:经微弧氧化处理后,镁合金的抗均匀腐蚀及耐点腐蚀能力均显著提高,腐蚀过程可分为四个阶段:腐蚀介质渗透表面疏松层;孔内及疏松层/紧密层的轻微腐蚀;腐蚀产物导致孔内体积膨胀,疏松层破裂;部分紧密层遭到破坏,局部镁合金出现点腐蚀。随着微弧氧化处理时间的延长,陶瓷膜的耐磨性降低,这与粗糙度及疏松层的厚度有关。随着磨损时间的延长,磨损速率逐渐降低,因为越接近内层,陶瓷膜越致密,耐磨性越好,导致整体磨损速率降低。
其他文献
氮氧化物(NOx)污染已成世界上重要的大气污染源之一,它能导致酸雨、光化学烟雾、能见度下降,温室效应等诸多不良现象,空气中NOx过高对人、动物、植物以及其生态环境都会造成他物质严重的危害.因此NOx排放控制受到了越来越多的关注。目前以NH3为还原剂的选择性催化还原(NH3-SCR)是应用最广泛和效率最高的氮氧化物脱除方法。然而目前工业上使用钒系催化剂的NH3-SCR工艺受限于催化剂的活性温度,脱硝
假单胞菌株M18(Pseudomonas sp. M18)与已报道所有假单胞菌属菌株不同,可以同时合成两种抗生素,藤黄绿菌素(Pyoluteorin, Plt和吩嗪-1-羧酸(Phenazine-1-carboxylic acid, PCA)。这
胶原是目前生物材料界研究最多的天然生物材料之一,并且被广泛应用于临床医学。胶原用作为细胞和基因载体的三维立体凝胶支架,以及在非天然生物材料表面工程中的应用是目前研究