论文部分内容阅读
镁合金因具有低密度和力学与物理性能的优势,在汽车、航空、航天和电子等行业具有广泛的应用前景,然而镁合金抗腐蚀和抗磨损差的特点限制了它作为结构材料的应用。冷喷涂作为一种经济和环保的表面处理技术,已成功应用于镁合金腐蚀防护领域,但并没有解决镁合金耐磨性差的问题。本文采用冷喷涂技术在AZ31镁合金表面制备纯Al涂层和α-Al2O3颗粒强化Al-50%Al2O3复合涂层,再分别采用微弧氧化技术,使冷喷涂涂层顶部转化为氧化铝陶瓷膜。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等手段对涂层微观结构进行表征,利用显微硬度计、电化学工作站、球盘式滑动磨损试验机、轮式磨耗试验机和超声振动汽蚀机等仪器对涂层硬度、抗腐蚀性能、抗磨损性能和抗汽蚀性能进行测试分析。着重研究Al2O3颗粒的添加对纯Al涂层结构和性能的影响,冷喷涂涂层显微结构对微弧氧化过程、膜层形貌和性能的影响。结果表明:Al2O3颗粒的加入对纯Al涂层起到夯实,加工硬化和钉扎作用,从而使Al-50%Al2O3复合涂层结构更致密,孔隙率降低、硬度、结合强度和耐磨性显著提高,但沉积效率有所下降。复合涂层自腐蚀电流密度(2.36×10-7A/cm2)和纯Al涂层自腐蚀电流密度(1.19×10-7A/cm2)相近,而相对于AZ31镁合金基体(2.56×10-4A/cm2)减少了3个数量级,可以明显提高镁合金的耐蚀性。在低浓度铝酸钠电解液中经过微弧氧化处理后,使纯Al涂层和Al-50%Al2O3复合涂层上又形成了由α-Al2O3和γ-Al2O3组成的陶瓷膜,使得涂层的防腐和耐磨性性能又得到了进一步提高。另外,复合涂层陶瓷膜生长速率和硬度高于纯Al涂层,其抗滑动磨损性能、抗磨粒磨损性能和抗汽蚀性能更好,但陶瓷膜致密性和抗腐蚀性能稍差。通过冷喷涂+微弧氧化制备具有综合特性镁合金防护涂层工艺,能显著提高镁合金的防腐和耐磨性能,有望拓展了镁合金在生产实际中的应用范围。