超高频脉冲电流作用下纳米Al2O3颗粒对Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的影响

作者：刘晓鹤; 师春晓; 张博; 刘磊; 董帅^*; 董杰

来源：表面技术, 2023, 52(06): 41-50.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.06.004

• 镁合金
• 微弧氧化
• 超高频
• Al2O3纳米颗粒
• 电化学
• 耐腐蚀性能

目的进一步提高Mg-Gd-Y-Zr合金微弧氧化涂层的耐腐蚀性能。方法 采用超高频微弧氧化技术在含有Al2O3纳米颗粒的溶液中制备了微弧氧化涂层。利用扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对微弧氧化涂层的表面形貌、截面形貌、成分和晶体结构进行分析。利用极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测试了涂层的耐腐蚀性能。结果频率由0.5 kHz提升至20 kHz后,涂层表面放电孔洞面积由0.07～24.4μm2降低至0.08～6.3μm2,涂层的孔隙率由6.47%减小至3.35%。Al2O3纳米颗粒的添加使超高频涂层表面形成大量自封闭孔洞结构,进而进一步降低了涂层表面的孔径面积(0.1～4.63μm2)和孔隙率(0.97%)。极化试验表明,提高频率至20 kHz,涂层的自腐蚀电流密度由4.7×10-6 A/cm2降低至4.7×10-7 A/cm2,添加Al2O3纳米颗粒,涂层的自腐蚀电流密度进一步降低至1.7×10-7 A/cm2,表明其耐蚀性能显著提高。阻抗谱显示,20 kHz-Al涂层具有最大的阻抗,说明该工艺可有效提高微弧氧化涂层的耐蚀性能。结论超高频可有效降低放电孔洞尺寸,提高微弧氧化涂层的致密性,改善涂层的耐腐蚀性能。超高频与Al2O3纳米粒子的协同作用使涂层表面形成自封闭孔洞结构,进一步提高微弧氧化涂层的致密性和耐腐蚀性能。

• 单位
  金属基复合材料国家重点实验室; 上海交通大学; 上海航天设备制造总厂