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镁合金微弧氧化电解液电导率的研究

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-13  浏览次数:755

(兰州理工大学 甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室,甘肃 兰州 730050)

 

摘要:在硅酸系中对AZ91 D镁合金微弧氧化电解液电导率特性进行了研究,并深入分析了电解液电导率对微弧氧化工艺参数和陶瓷膜性能的影响。结果表明,电解液温度对微弧氧化电解液电导率影响较大,温度每升高10℃,电解液电导率约增加12%左右。随着电解液电导率的增大,起弧电压降低,膜层生长速率加快;陶瓷膜耐蚀性先增大后减小,陶瓷膜硬度增长趋势先较快后变缓。

 

关键词:微弧氧化;电解液;电导率;陶瓷膜

 

微弧氧化是一种先进的表面处理工艺,具有工艺简单、清洁无污染、膜层均匀质硬,材料适应性宽等特点,得到的微弧氧化膜既具备普通阳极氧化膜的性能,又兼有陶瓷喷涂层的优点,突破了传统的阳极氧化技术,是镁合金阳极氧化的重点发展方向。虽然国内外对镁合金微弧氧化的电解液配方、工艺参数、微弧氧化设备的研究已取得了许多进展,但是微弧氧化所用电解液均为多组分混合体系,对电解液自身特性及其电解液各组分在微弧氧化过程中的作用机制及其变化规律尚不清楚[1]。此外,由于陶瓷膜生长的不致密性、表面形貌的孔洞特征以及表层放电微孔的存在,仅从工艺参数的选择入手分析陶瓷膜性能具有一定的局限性。针对以上问题,本文以电导率作为电解液体系和陶瓷膜性能的表征参量,探讨了镁合金微弧氧化工艺条件对电导率的影响,深入分析了工艺参数和陶瓷膜性能随电解液电导率的变化趋势。以期为进一步研究镁合金微弧氧化电解液的作用机制、稳定性及表征参量的实时监控提供试验经验和参考依据。

 

1 试验方法

 

选用压铸镁合金AZ91 D试样,尺寸为Φ40mm×7mm。试验工艺流程为:试样表面预处理→微弧氧化→电解液冷却→测定电解液电压电流值→计算电导率。

 

试验选用硅酸系电解液,微弧氧化中通过搅拌系统和冷却系统将电解液温度始终保持在(21±l)℃。电导率的测试装置为自制电导仪,包括电导池和电测系统两大部分,电导池选用有机玻璃管为池体,不锈钢板为电极板,电测系统由直流电源、电压表和电流表组成。自制电导仪工作原理(如图l所示)依据欧姆定律,选用电压电流法间接测定电导率[2]。电导率表达式为γ=C/R(式中γ为电解液电导率,C为仪器常数,取0.3458,R为两电极之间电解液的电阻值)。采用Origin7.0数据分析制图软件对实测电压-电流数据曲线进行拟合,结合拟合曲线斜率及电导率公式计算出电解液电导率。

 

图1 电导仪工作原理示意图

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