鎂合金微弧氧化陶瓷功能膜的制備研究.pdf

1、鎂合金具有密度小，比強度、比剛度大，良好的切削加工性能，導熱導電性優良，抗噪減震、電磁屏蔽性好等一系列獨特的性能，日益受到人們的重視，在航空航天、電子、汽車等領域得到越來越廣泛的應用。但是其耐蝕性低，也限制其在一些領域的推廣應用。進行鎂合金腐蝕防護研究具有重要的理論和實際意義。
　　本論文以AZ91D鎂合金為研究對象，結合XRD、SEM、EDS及電化學測試等檢測方法，對鎂合金微弧氧化復合電解液體系、稀土在微弧氧化中作用、彩色微弧氧

2、化功能膜及其微弧氧化膜-化學鍍等方面進行了較為系統的研究。
　　將硅酸鈉、偏鋁酸鈉、六偏磷酸鈉組成復合微弧氧化電解液體系，研究了電解液組分配比對AZ91D鎂合金微弧氧化的影響，以及金屬含氧酸鹽、多元酸和表面活性劑等不同復配添加劑對陶瓷膜結構、耐蝕性的影響。正交試驗優化出Na2SiO3-(NaPO3)6、 NaAlO2-(NaPO3)6兩個含復合電解液成分的微弧氧化電解液體系。XRD測試表明，所得陶瓷膜的相成分主要為MgO、MgAl

3、2O4、Mg2SiO4等化合物。復配添加劑降低了起弧和終止電壓，減少了孔隙的大小和密度，大大改善了氧化膜的致密性和耐蝕性。經過復合微弧氧化處理得到的陶瓷膜交流阻抗值比鎂合金基體提高了13～15kΩ/cm2，腐蝕電位正移0.34～0.37V，自腐蝕電流降低了3個數量級。提出了微弧氧化膜性能轉變3個階段:氧化膜厚度生長期，氧化時間10～20min;氧化膜耐蝕性增強期，氧化時間20～30min，氧化膜的自腐蝕電位和阻抗譜值增加較快;氧化膜硬度

4、增長期，氧化時間30～40min。氧化時間超過40min時，氧化膜致密性顯著降低，耐蝕性變差。
　　采用兩種方法分別考察了稀土在微弧氧化中的作用。結果表明，電解液中添加稀土鹽溶液，加速了鎂合金在微弧氧化過程中的腐蝕狀況，甚至不能發生微弧氧化，電解液失效;采用稀土鹽溶液浸泡鎂合金作為微弧氧化的前處理工序，所得鎂合金微弧氧化膜厚度、外觀和耐蝕性都有較大提高，試樣從開始通電到出現火花的時間縮短，起弧電壓下降約10V。幾種稀土鹽中稀土釹對

5、于氧化膜的外觀、厚度、耐腐蝕性的影響最佳。稀土釹鹽溶液短時間處理后所得鎂合金微弧氧化膜厚度分布均勻，“顆?！奔毿【鶆?降低了起弧時間、起弧電壓和電流密度，減少電能消耗。稀土元素只改變微弧氧化膜的表面形貌，對其成分無影響。
　　研究了不同電解液體系和不同著色劑對氧化膜顏色的影響，確定了制備彩色膜的基礎電解液組成，優化了微弧氧化電解液體系和制備彩色微弧氧化膜的工藝條件，在鎂合金表面制備出色澤均勻、致密的黃色和綠色微弧氧化膜。鎂合金黃色

6、微弧氧化膜相結構為Mg、MgAl2O4、 Al2O3、 Mn2O3、 MnO2、 Mn8O5。綠色微弧氧化膜相結構為Mg、MgO、MgAl2O4、 V3O5。掌握了彩色微弧氧化膜的生長規律。微弧氧化膜表觀顏色不僅取決于氧化膜中著色劑的含量，更重要的是氧化膜表面形貌，即氧化膜表面存在的細小微弧氧化通道。粗大的微孤通道會破壞著色劑的作用。電化學測試結果表明，黃色陶瓷膜的自腐蝕電流由鎂基體的316μA·cm-2下降到0.105μA·cm-2，

7、耐蝕性優于綠色陶瓷膜。
　　研究了微弧氧化-化學鍍工藝及其膜的性能。以硅酸鹽為簡單電解液體系，采用低濃度的敏化和離子鈀活化工藝對陶瓷氧化膜表面進行化學鍍鎳前的活化處理，實現了鎂合金微弧氧化膜上化學鍍，制備的鎂合金表面復合功能鍍層結合力良好，耐蝕性強，硬度高，大大改善了鎂合金特性。優化了微弧氧化膜上堿性化學鍍鎳工藝和酸性化學鍍鎳工藝。對微弧氧化膜化學鍍液的循環周期進行試驗;研究表明，隨周期數的增加，鍍液的PdCl2穩定時間和化學鍍速