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本文采用微弧氧化技术,选择Na3PO4--Ca[C3H7O6P]体系电解液,在Mg-8Li-2Ca合金表面制备了微弧氧化膜层,并系统研究电压、频率、甘油磷酸钙浓度、时间、占空比五种参数的变化对微弧氧化膜层的结构、组成及性能的影响规律。并对微弧氧化膜层的成膜机制和腐蚀机制进行了研究。 实验中采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDS)等测试手段分析膜层的物相和元素组成,观察膜层的表面及截面形貌。同时分析了腐蚀后膜层的组成和形貌;利用塔菲尔测试、交流阻抗、析氢腐蚀试验研究膜层的耐腐蚀性能;利用磨损试验机和显微硬度计研究膜层的耐磨性能和硬度变化。 研究表明,在Na3PO4--Ca[C3H7O6P]体系电解液中,得到的最佳工艺参数为为电压450V,频率700Hz,甘油磷酸钙浓度0.02mol/L,处理时间30min,占空比50%。微弧氧化膜层主要由MgO、Ca(PO4)3OH和CaH2P2O5相组成。 微弧氧化处理明显使耐腐蚀性能提高,试样析氢速率相对于基体明显减小,腐蚀电位正向移动至少1.2V,腐蚀电流密度至少提高了2个数量级。微弧氧化膜与GCr15钢球对磨的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损混合机制。 Mg-8Li-2Ca合金在进行微弧氧化处理时,基体表面形成膜层的过程存在两个阶段:第一阶段是阳极氧化阶段,阳极基体Mg溶解,形成MgO腐蚀产物层;第二阶段是腐蚀产物层被击穿,电解液中PO43-、OH-进入放电通道中与Mg2+发生反应,阳极发生微弧氧化反应,形成含有P和Ca的微弧氧化膜层。 微弧氧化膜层在SBF溶液中浸泡过程中,腐蚀是从膜层与基体界面开始的,向膜层和基体扩散,膜层中形成裂纹,在膜层中相互联结,最终导致膜层脱落。浸泡过程中膜层表面沉积Ca3(PO4)2(OH)相,具有生物活性。