6061铝合金微弧氧化涂层中的缺陷控制：一种基于电流密度比的增强耐腐蚀磨损性能的机制

《Surfaces and Interfaces》：Defect Control in Micro-Arc Oxidation Coatings on 6061 Aluminum Alloy: A Current Density Ratio-Dependent Mechanism for Enhanced Corrosion-Wear Resistance

　　

彭飞月|王永新|重庆迪|姚兆穆|李志强

摘要

本研究探讨了阴极电流密度与阳极电流密度比值（J_C/J_A）对6061铝合金微弧氧化（MAO）涂层缺陷结构的影响，以及这些涂层在人工海水环境中的摩擦学行为和腐蚀特性。在固定阳极电流密度为5 A/dm2的条件下，使用双极脉冲电源制备了J_C/J_A比值从0%到100%不等的涂层。通过扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析了涂层的表面和截面形态、相组成、孔隙率及粗糙度。在海水润滑条件下进行的摩擦学测试（与Si₃N₄陶瓷对偶材料相比）表明，主要的磨损机制是三体磨损与粘着磨损的结合。腐蚀性能通过电位动态极化法进行评估。在所有测试样品中，J_C/J_A比值为60%的涂层表现出最佳性能，其致密性和均匀性最高，相应的磨损率最低（5.21?×?10^-5 mm³/(N·m)），腐蚀电流密度也最低（9.8?×?10^-9 A/cm²）。当J_C/J_A比值超过这一范围时，过高的阴极电流密度会导致涂层不均匀并产生微裂纹，从而降低磨损和腐蚀性能。本研究表明，精确调控J_C/J_A比值是控制MAO涂层缺陷的有效方法，有助于提升其在海洋环境应用中的性能。