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纳米颗粒对ZM5镁合金微弧氧化涂层耐磨和耐蚀性能的影响

         
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目的进一步提高ZM5镁合金微弧氧化(MAO)涂层的耐磨和耐蚀性能。方法在镁合金表面制备了不含与含有SiC和CeO_(2)纳米颗粒的3种MAO涂层。使用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD),对MAO涂层的表面形貌和成分结构进行分析,通过摩擦试验测试了涂层的耐磨性能,通过极化曲线(Tafel)和电化学阻抗谱(EIS)测试了涂层的耐蚀性能。结果含有SiC纳米颗粒的MAO涂层厚度、硬度分别提升了19.40%、86.56%,含有CeO_(2)纳米颗粒的MAO涂层厚度、硬度分别提升了3.74%、44.59%。含有SiC纳米颗粒的涂层孔隙率升高6.60%,而添加CeO_(2)使涂层的孔隙率下降23.90%。摩擦试验表明,不含纳米颗粒的MAO涂层磨痕深度为36.4µm,而含有纳米颗粒的涂层磨痕深度可以忽略不计。Tafel试验表明,CeO_(2)纳米颗粒可以显著降低MAO涂层的腐蚀电流密度,从1.41×10^(‒9) A/cm^(2)降至5.72×10^(-10) A/cm^(2)。同时延长了涂层的稳定钝化区间180 mV。EIS试验也表明,浸泡前后,含有CeO_(2)纳米颗粒的涂层都具有最高的低频阻抗值。结论纳米颗粒可以填充MAO涂层中的孔隙和裂纹,增大涂层的厚度和硬度,因此有效地改善涂层的耐磨性能。但在MAO处理时,SiC纳米颗粒增大了涂层的稳定电流密度,提高了等离子体放电强度,导致纳米颗粒的填充作用不明显,使涂层孔隙率升高。同时,含有CeO_(2)纳米颗粒的涂层具有较小的孔隙率,并且厚度较大。因此CeO_(2)纳米颗粒还可以有效地改善涂层的耐蚀性能。

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