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等离子体电解氧化(PEO)技术为轻金属材料表面改性提供了新思路,利用该技术制得的膜层兼具阳极氧化膜及陶瓷膜的性能,拓宽了轻金属材料的使用领域。目前国内外对于PEO膜层性能做了大量的研究工作,而PEO技术的重要特征之一是其击穿放电现象,这是PEO的基础问题。鉴于此,论文以AZ31镁合金为工作电极,围绕介质阻挡层特性对击穿放电的影响、PEO膜层击穿放电机理等方面进行研究。(1)常规等离子体电解氧化生长过程研究。选用常用碱性硅酸盐电解液,并对其配方进行优化,得到最佳工艺条件为20 g·L-1 Na2SiO3、4 g·L-1 KOH、电解氧化电压为300 V和电解氧化时间为40 min。在最优的工艺条件下,对生成的PEO陶瓷膜的形貌,组成、耐腐蚀性能进行研究;采用程序升压的操作方式,研究等离子电解氧化陶瓷膜的生长过程:对整个过程的放电特性,不同电压阶段膜层形貌、组成,膜层耐腐蚀性能,电解液中镁离子的溶出量等进行深入研究。(2)化学转化膜样品的等离子体电解氧化生长过程研究。选用化学转化处理技术,预先在镁合金表面生成一层化学转化膜,再将样品进行等离子体电解氧化反应,研究不同介质阻挡层对等离子体电解氧化击穿放电及成膜性能的影响。本论文选择新型无铬的磷酸盐—高锰酸盐转化液,首先对其工艺配方进行优化,研究化学转化膜作介质阻挡层的等离子电解氧化反应过程;不同pH值条件下制备的化学转化膜样品,再进行PEO实验,分析过程的伏安特性、膜层形貌、镁离子的溶出量等,以得到不同化学转化膜样品的等离子体电解氧化反应的特性。研究表明:(1)等离子电解氧化过程可分为四个阶段:传统阳极氧化阶段、火花氧化阶段、微弧放电阶段和弧放电阶段。低电压阶段发生阳极氧化,镁合金表面形成致密的氧化膜介质阻挡层;升高电压,介质阻挡层被击穿放电,发生火花氧化,生成陶瓷膜;进一步升压,发生微弧放电及弧放电,生成均匀致密的陶瓷膜。(2)介质阻挡层对等离子体电解氧化过程击穿放电以及后续PEO放电特性具有重要影响。介质阻挡层的不同性能,如致密性、厚度、电绝缘性等,直接影响击穿放电电流和稳定放电阶段平衡电流,同时也影响基体金属的溶解和溶液中阴离子迁移,影响电极/电解液界面,从而对生成PEO陶瓷膜的形貌、组成、耐腐蚀性能等产生影响。