镁合金微弧氧化膜的制备与性能研究和复合氧化膜(PTFE-MgO)的制备

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本研究使用微弧氧化((Micro-arc Oxidation)方法在AZ91D镁合金表面制备了不同工艺条件下的陶瓷膜层,其中主成膜剂使用了Na2Si03和NaAlO2两个体系。使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)和X射线衍射仪(XRD)对陶瓷膜的表面形貌和相组成进行检测分析。采用激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)对氧化膜层的表面粗糙度进行测定。通过微观磨损试验机(UNMT-1)和电化学工作站(IVIUMSTAT)分别来评定微弧氧化膜的耐磨损性能和耐腐蚀性能。实验结果表明:NaAlO2体系下生成的陶瓷膜层表面微孔数量多、孔径小,陶瓷膜表面具有较深的贯穿性裂纹,相对而言,Na2Si03体系下生成的陶瓷膜层表面更加连续和致密。当电解液中的主成膜剂为Na2Si03且其浓度为25g/L时,制备的膜层具有较好的综合性能。在确定主成膜剂的基础上,通过改变微弧氧化过程中的电参数及电解液中添加剂的组分和浓度,制备了不同工艺参数下的微弧氧化陶瓷膜。通过检测确定了AZ91D镁合金微弧氧化过程中的较佳实验参数:Na2SiO3:25g/L,添加剂NaOH(5g/L),硼酸(1g/L);溶液的pH值控制在10-12范围内;电流密度为5A/dm2左右,电源频率为600Hz-800Hz,氧化时间为20min。为了进一步提高AZ91D镁合金微弧氧化陶瓷膜的耐磨性能和耐腐蚀性能,在上述优化的电参数和电解液组分及浓度的基础上,通过向电解液中添加不同浓度(lml/L,2ml/L,3ml/L)的聚四氟乙烯(PTFE),成功地在镁合金表面生成了复合微弧氧化膜(MgO-PTFE)。实验结果表明:在电解液中添加PTFE后,聚四氟乙烯能够以物理扩散和电泳的方式沉积到陶瓷膜中。与未添加聚四氟乙烯时制备的膜层相比,当PTFE添加浓度为1ml/L时,制备的复合膜层表面微孔孔径显著减小,而且大部分微孔被PTFE堵塞,表面比较光滑平整。陶瓷膜的耐腐蚀性和耐磨性明显提高。
摘要第2-3页
Abstract第3页
第一章 绪论第6-16页
    1.1 镁合金的特点及其应用第6页
    1.2 镁合金的表面处理技术第6-7页
    1.3 微弧氧化技术第7-13页
        1.3.1 微弧氧化技术的概念第7-8页
        1.3.2 微弧氧化的发展历史第8-9页
        1.3.3 微弧氧化过程及特点第9-11页
        1.3.4 微弧氧化机理的研究进展第11-13页
    1.4 镁合金微弧氧化技术的研究现状第13-15页
    1.5 本文的研究内容第15-16页
第二章 实验设备及方法第16-19页
    2.1 实验设备第16页
    2.2 基体试样型号和尺寸第16-17页
    2.3 实验过程第17页
    2.4 微弧氧化膜的表征第17-19页
        2.4.1 膜层表面形貌分析第17页
        2.4.2 膜层相组成分析第17-18页
        2.4.3 膜层耐磨性能研究第18页
        2.4.4 膜层耐蚀性能测试第18-19页
第三章 工艺参数对陶瓷膜组织性能的影响第19-45页
    3.1 电解液中主成膜剂的确定第19-28页
        3.1.1 主成膜剂及其浓度对击穿电压的影响第20-21页
        3.1.2 主成膜剂及其浓度对膜层表面形貌和粗糙度的影响第21-23页
        3.1.3 主成膜剂及其浓度对微弧氧化膜相组成的影响第23-25页
        3.1.4 主成膜剂浓度对微弧氧化膜耐蚀性的影响第25-26页
        3.1.5 主成膜剂浓度对微弧氧化膜耐磨性的影响第26-28页
    3.2 电流密度对微弧氧化膜组织性能的影响第28-32页
        3.2.1 电流密度对陶瓷膜微观形貌和表面粗糙度的影响第28-29页
        3.2.2 电流密度对微弧氧化膜相组成的影响第29-30页
        3.2.3 电流密度对微弧氧化膜耐烛性能的影响第30-31页
        3.2.4 电流密度对微弧氧化膜耐磨性能的影响第31-32页
    3.3 电源频率对微弧氧化膜组织性能的影响第32-36页
        3.3.1 电源频率对微弧氧化膜微观形貌和表面粗糙度的影响第32-33页
        3.3.2 电源频率对微弧氧化膜相组成的影响第33-34页
        3.3.3 电源频率对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响第34-35页
        3.3.4 电源频率对微弧氧化膜耐磨性的影响第35-36页
    3.4 添加剂浓度对微弧氧化膜组织性能的影响第36-44页
        3.4.1 氢氧化钠浓度对微弧氧化膜层组织性能的影响第36-40页
        3.4.2 硼酸浓度对陶瓷膜层组织性能的影响第40-44页
    3.5 小结第44-45页
第四章 复合微弧氧化膜的制备与性能研究第45-52页
    4.1 添加聚四氟乙烯对氧化电压的影响第45-46页
    4.2 聚四氟乙烯浓度对陶瓷膜表面形貌的影响第46-47页
    4.3 聚四氟乙烯浓度对陶瓷膜相组成的影响第47-48页
    4.4 聚四氟乙烯浓度对陶瓷膜层耐腐蚀性能的影响第48-49页
    4.5 聚四氟乙烯浓度对陶瓷膜层耐磨性能的影响第49-51页
    4.6 小结第51-52页
第五章 结论第52-53页
致谢第53-54页
参考文献第54-59页
作者简介第59页
攻读硕士学位期间研究成果第59-60页
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论文编号ABS2740720,这篇论文共60页
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