Al-12.5%Si合金表面ZrO₂溶胶改性PEO陶瓷层的形成机制

王萍¹，张春青²，马群³

1. 西安工业大学材料与化工学院2. 承德石油高等专科学校机械系3. 西安工业大学兵研院

摘 要：采用ZrO₂溶胶改性的等离子体电解氧化（PEO）技术在Al-12.5%Si合金表面制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷层,研究ZrO₂溶胶对PEO陶瓷层形成机制的影响。采用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FTIR）和激光粒度仪等研究了ZrO₂溶胶的微观组织结构、粒径及荷电性以及陶瓷层的微观形貌、成分及物相。结果表明:荷负电的ZrO₂溶胶粒径为50～60 nm,烧结后以四方相t-ZrO₂存在,含有少量m-ZrO₂。ZrO₂溶胶改性的PEO涂层较未改性的涂层均匀、致密,并且生长速率提高。由于ZrO₂溶胶吸附在基体表面形成凝胶层,凝胶层的高电阻使PEO初期更易产生火花放电,促进了Al₂O₃膜的形成。ZrO₂溶胶改性的PEO涂层由Al₂O₃、c-ZrO₂、t-ZrO₂和少量的SiO₂组成,而溶胶改性前SiO₂的含量较高。ZrO₂凝胶颗粒在等离子体放电产生的高温下进入放电通道,与电化学反应形成的Al₂O₃烧结形成Al₂O₃-ZrO₂复合陶瓷层。

关键词：Al-12.5%Si合金;等离子体电解氧化;ZrO₂溶胶;生长机制模型;