摘要
微弧氧化是一种在基体表面原位生成陶瓷氧化膜层的表面处理技术，可改善镁合金的性能，但是传统微弧氧化膜层存在“致密层薄、耐蚀性差”的问题，制约了高性能镁合金的发展。 本文将复合电介质的击穿放电与微弧氧化处理相结合，提出了复合电介质微弧氧化成膜技术思想，开展了AZ31B镁合金复合电介质微弧氧化膜层的制备与电化学腐蚀性能研究。 利用氧等离子体的助烧结作用消除了微弧氧化成膜过程中出现的沙化现象，建立了通氧量与非沙化层厚度的关系，确定的合理通氧量为0.01L/s，在此条件下制备了外表面无沙化的微弧氧化膜层。 探讨了工艺参数对复合电介质微弧氧化膜层MgF2/MgO质量比的影响规律，确定了MgF2/MgO质量比与致密层厚度的关系，当氧化膜层的MgF2/MgO质量比为0.9~1.2时，致密层厚度最大为3.5μm。 对复合电介质微弧氧化膜层的相含量、微观形貌、元素分布进行了研究，使用COMSOL有限元仿真软件进行了MgF2+MgO复合电介质膜层的电热耦合场击穿模拟，揭示了MgF2与MgO之间的阻挡与预热作用，明确了复合电介质击穿熔体的喷发机制。 开展了复合电介质微弧氧化膜层的电化学腐蚀性能研究，致密层厚度最大的微弧氧化膜层具有最优的耐腐蚀性能，其制备工艺为：KF浓度为70g/L、KOH浓度为20g/L、通氧量为0.01L/s、氧化时间为7min、电压为130V、电解液温度为25℃。 本研究形成的复合电介质微弧氧化成膜技术，将微弧氧化膜层的致密层厚度提高了1.5倍、基体的腐蚀电位提高了1.313V、腐蚀电流密度减小了3个数量级，为解决微弧氧化膜层“致密层薄、耐蚀性差”问题探索了新途径，为扩大高性能镁合金的应用奠定了基础。
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