黄河科技学院材料成型毕业论文 - 图文(3)

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在试样表面形成冶金结合的表面合金层。虽然A R Castle，Gabe，Shigematsu，M Naka—mura等人[37-38]也采用炉内加热固态扩渗铝的方法对镁合金进行了表面合金化改性处理，但并未系统研究不同扩渗剂条件下，镁合金工艺条件对镁合金扩渗过程的扩散反应机制及合金层组织的影响。我研究了采用Zn、Al混合粉为扩渗剂对AZ91D镁合金表面扩渗合金化改性后，其改性层的组织及性能特征[39-45]都发生了明显的改变。

镁合金固态扩渗合金化较钢铁，铝合金、铜合金等相对要复杂和困难得多，原因是镁十分活泼，氧化镁会在表面迅速生成，妨碍扩渗金属原子与基体形成金属键或金属间化合物，试样必须进行严格的表面预处理和气体保护等。要得到理想的合金层，防止镁及镁合金产生氧化膜是工艺的关键。我们试验中采用特殊的表面预处理以及扩渗合金化保护措施，使镁合金获得较理想的扩渗合金层。 1.4.2 阳极氧化 1、普通阳极氧化处理

阳极氧化是一系列生产过程中的一个环节。这种生产过程是从在铸造车间用纯金属熔化成合金开始．直到阳极氧化产品被检验合格才结束。其间存在极多机会产生可能影响阳极氧化膜质量的问题。阳极氧化膜的质量要受到基休金属组成物的物理和化学特性的影响。镁合金阳极氧化是以不锈钢、镍或导电性电解池本身为阴极，以镁为阳极，在适当的电解质溶液中，控制工艺参数如电压、电流密度以及电解质溶液组成、浓度、温度和pH值等条件进行阳极极化，即可在镁合金表面获得具有双层结构阳极氧化膜层：内层为较薄的致密层，外层为较厚的多孔层。此膜层需进一步封孔处理，以提高其耐蚀性。与铝阳极氧化相比，镁阳极氧化的电压、电流密度更高，电解液组成更复杂[46]。在多数电解质溶液中，只有在较高 电压和电流密度下才可能成膜。阳极氧化膜的多孔结构对需进一步涂覆的有机膜层提供优良的基底，却也为膜层下腐蚀的发生埋下隐患。为了进一步提高阳极氧化膜的耐蚀性能，有必要对其进行封孔处

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理。镁及镁合金封孔处理工艺流程为：温水漂洗—热水漂洗(71℃—82℃)或热风干燥—封孔。

电压不同造成的阳极氧化现象及成膜效果不同，镁阳极氧化电压、电流曲线可分为法拉第区、火花放电区和弧光放电区。对应于火花放电区中电压较高区域的阳极氧化称为微弧氧化、等离子体微弧氧化或阳极火花沉积。当工作电压提高到微弧氧化电压区后，利用微弧区瞬间高温烧结作用，使阳极氧化物熔覆在金属表面，形成陶瓷质的阳极氧化膜，大大提高了阳极氧化膜的硬度和致密性，使成膜效果和膜层综合性能如耐磨、耐蚀性能等都显著提高[39]。但高电压参数带来的强烈火花放电及随之产生的高温环境可能会给现场安全操作带来隐患。薛文斌 等在浓度为10g/L的NaAl2O3，溶液中用30kW的等离子微弧氧化装置对镁合金ZM15进行2h的微弧阳极氧化处理，对氧化膜分析发现，基材表面中的Zn元素会进入溶液，而溶液中的Al元素参与化学反应并进入氧化膜内，在膜表面形成贫Zn富Al层。处理过的样品在0.1％的H2SO4溶液中浸泡4h后，白色氧化膜开始出现腐蚀坑，而未处理的镁合金放入同一溶液中几秒钟后就出现明显的析氢腐蚀。这表明镁合金经微弧阳极氧化处理后耐蚀性得到较 大的提高。 2、微弧氧化

微弧氧化是在普通阳极氧化的基础上开发的一种新技术，它又称为微等离子阳极氧化或阳极火化沉积。微弧氧化是将Al、Ti、Ta等金属或其合金置于电解质水溶液中，利用电化学方法，使该材料表面微孔中产生火花放电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下，生成陶瓷膜层的阳极氧化方法。其工艺过程主要经历4个阶段：表面生成氧化膜；氧化膜被击穿，并发生等离子微弧放电；氧化进一步向深层渗透；氧化、熔融、凝固平稳阶段。与普通的阳极氧化膜相比，微弧氧化膜孔隙小、空隙率低、生成的膜与基体结合紧密、质地坚硬、分布均匀，从而具有更高的耐蚀耐磨性能。对于镁合金微弧氧化膜的生长规律，薛文斌等人研究表明，陶瓷氧化膜层由致密层和表面疏松层组成，致密层占总膜厚的90%；氧化膜与基体结合良好，界面上

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无大的孔洞。而蒋百灵等人 。加 系统研究了磷酸盐、硅酸盐、六偏磷酸盐和碳酸盐体系的镁合金微弧氧化处理液的配方，以及微弧氧化工艺对微弧氧化陶瓷层结构性能的影响，对MB8镁合金微弧氧化陶瓷层生长过程及微观结构进行研究后发现，在氧化初期膜层结合紧密，主要由致密层组成；然而膜层越厚则疏松层越厚，疏松层厚度最终可达90%。

有关阳极氧化的研究有两个趋势：一是微弧等离子阳极氧化的进一步研究，二是开发无污染的阳极氧化液。20世纪90年代以来，由于环保的要求，对致癌物质的控制，生产中趋向寻找不含铬的化学转化处理方法。镁合金微弧氧化的高压高频和大于10A/dm2的处理电流，导致“大面积”设备开发难度大，处理成本高于阳极氧化和电镀的。

1.4.3 金属镀层

电化学镀技术分为电镀和化学镀两种。电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属为阳极或其他惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面处理技术。化学镀又称为无电解镀，指在无外加电流的状态下，借助合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的一种镀覆方法。无论是电镀还是化学镀都需要对镁基体进行预处理。对于不同的镁合金和镀液，预处理的要求是不同的。锌和镍是仅有的两种可直接在镁上镀的金属。通常这两种金属的镀层作底层，在其上再沉积其他常用金属。电化学镀取得的进展：目前，在镁合金上实施电镀技术已可在某些领域试应用。Cu—Ni—Cr镀层可以在轻度或中等腐蚀环境下使用，有较好的防护效果。电化学镀中的困难：镁合金表面电镀或化学镀是很困难的，这是因为镁十分活泼，MgO会在镁合金表面迅速形成，妨碍沉积金属与基层形成金属一金属键。镁合金的高活性使人们不得不开发非传统镀液，因为镁合金会剧烈地和大多数酸液发生反应并溶于其中。另外，AZ91D镁合金(相当于ZM5)由α、β两相组成，两相的电极电位不同，易形成微

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电池，这是AZ91D镁合金难以施镀的主要原因。目前镁合金化学镀的研究工作仍存在以下问题：(1)化学镀工艺尚不成熟，仍处于实验室研究水平，要想应用仍需进行系统研究；(2)目前的实验室研究主要集中在化学镀工艺的设计和改进上，基础性的研究较少，尤其在沉积机制和结合机制方面的研究更少。 1.4.4 高能束技术处理

高能束处理是近几十年发展起来的一种表面处理方法，即利用激光束、离子束等高能束流对金属表面进行处理。高能束处理在钢及铝合金表面处理中应用较多，近年来研究人员开始在镁合金上进行探索研究，目前已取得很大进展。但仍有很多问题尚未解决。

1.5 Al、Zn的作用 1.5.1 Al的作用

Al 是镁合金中有效的合金化元素之一。Al在 Mg中的固溶度大，在共晶温度 437 ℃时最大固溶度达到12.5 %。而且随温度降低固溶度变化明显 ，因此不仅可以产生固溶强化作用，而且还可以进行淬火、时效热 …… 此处隐藏：2307字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……