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微弧氧化(Micro-arc Oxidation,MAO)是改善镁合金耐蚀性的一种富有前景的表面处理方法,但是基础碱性硅酸盐电解液中制备的微弧氧化膜有着不可避免的自身缺陷,即微弧放电通道内固体熔融物的喷出和气体的逸出使表面分布着无数大小不一的微米级孔洞和少量的微裂纹。腐蚀性离子如Cl-会沿着孔洞进入膜层内部,进而腐蚀基体,因此成为制约微弧氧化膜耐蚀性的瓶颈。电解液中加入纳米级颗粒添加剂,可以通过一步反应制备孔隙率降低的MAO膜,此外,厚度也有微小的增长,膜层的耐蚀性和耐磨性提高。本文分别在基础电解液中加入Al2O3、MgO、ZrO2三种纳米颗粒,探讨其不同浓度下,对表面形貌,截面形貌,物相组成,耐蚀性和耐磨性等的影响。研究结果表明,在本文的制备参数下,反应1500 s后的终止电压可高达410 V,但是膜层的厚度在7μm左右,绝大多数研究报道中制备的MAO膜厚度都大于20μm,因此本文制备的为薄层MAO膜,但耐蚀性优于大多数研究报道中的结果。Al2O3纳米颗粒的最佳掺入浓度为7 g/L,腐蚀电流密度降至4.35×10-9 A/cm2,摩擦系数最低为0.225,因为Al2O3具有更高的硬度和强度,且使膜层变致密。MgO纳米颗粒的最佳掺入浓度为4 g/L,腐蚀电流密度降低至4.28×10-9 A/cm2,摩擦系数最低分别将至0.228,原因除了膜层变致密意外,还有腐蚀过程中不稳定的MgO会与H2O结合生成Mg(OH)2,填充腐蚀通道,减缓腐蚀。ZrO2纳米颗粒不同于以上两种,其只有在掺入量1 g/L时,腐蚀电流密度有所降低,为4.47×10-9 A/cm2,对耐磨性,最佳掺入浓度分别为7 g/L,摩擦系数降至至0.210。因为有m-ZrO2转变成t-ZrO2。4 g/L MgO对耐蚀性改善效果最佳,7 g/L ZrO2纳米颗粒对耐磨性改善效果最佳。耐蚀性与膜层结构有关,耐磨性与膜层硬度有关。但三种颗粒的浓度过高时,颗粒的团聚会阻塞放电通道,结果使膜层的耐蚀性和耐磨性变差。在基础电极液中添加4 g/L MgO制备内层MAO膜,采用射频磁控溅射方法制备外层聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)膜,膜层的厚度影响复合膜的耐蚀性,当溅射时间为90 min时,MAO膜厚7.23μm,玻片上PTFE膜厚3.77μm,复合膜厚10.4μm,略小于双层膜厚之和,这是因为MAO膜粗糙度较大,两层膜呈锯齿形结合,此时腐蚀电流密度相较于AZ31B镁合金降低5个数量级,为5.75×10-10A/cm2,336小时盐雾试验后,无肉眼可见点蚀坑。