AZ91、AZ31和AM60镁合金微弧氧化工艺及膜层性能的研究

论文摘要

本文采用一种环保型微弧阳极氧化电解液对AZ91、AZ31和AM60镁合金的微弧氧化工艺进行研究,该电解液的组分为氢氧化钠100 g·L-1,硅酸钠60 g·L-1,四硼酸钠20 g·L-1和柠檬酸钠50 g·L-1,得到了具有较好防护性能的微弧氧化膜,同时对不同牌号镁合金及其表面阳极氧化膜的腐蚀电化学行为进行了较为详细的研究。最后,还对本配方得到的微弧氧化膜和一类运用较广的稀溶液配方中得到的微弧氧化工艺进行了对比研究。本研究的微弧阳极氧化为恒流阳极氧化技术,通过改变电流密度、时间等工艺参数,在AZ91、AZ31和AM60镁合金上分别制备了不同性能的微弧氧化膜。利用电化学阻抗谱和极化曲线技术对所得氧化膜的耐腐蚀性进行测试,研究处理时间,电流密度等因素对镁合金阳极氧化膜耐腐蚀性能的影响。结果表明AZ91和AZ31镁合金在电流密度20mA?cm-2、微弧氧化时间40min时,所得的微弧氧化膜的耐腐蚀性能最好;对于AM60镁合金,当电流密度20mA?cm-2、微弧氧化时间为50min时,所得的膜层的耐蚀性能最好。采用SEM、XRD和EDS研究了三种镁合金得到的氧化膜的微观结构和成分,微弧阳极氧化膜层呈疏松多孔结构,膜层的成分都是MgO和Mg2SiO4。利用测厚仪对各种工艺条件下获得的微弧氧化膜的厚度进行测量,氧化膜的厚度分别随时间和电流密度线形增加。除此之外,还研究了氧化膜的厚度与耐蚀性之间的关系,结果表明存在一个耐蚀性最优的膜层厚度。利用中性盐水浸泡试验和电化学阻抗谱技术对三种镁合金的基体和微弧氧化试样进行测试,探讨其腐蚀机理,结果表明本研究选用的三种镁合金阳极氧化膜层的耐腐蚀性的大小秩序与其基体的耐腐蚀性秩序相同。腐蚀试验中,基体合金试样的表面完全被腐蚀,而微弧阳极氧化膜层的腐蚀方式主要为点蚀,这表明微弧氧化后合金的耐腐蚀性能得到很大的提高。最后,本文对比了本研究（浓溶液）得到的阳极氧化膜和5g·L-1NaOH、15g·L-1Na2SiO3的稀微弧阳极氧化溶液中得到的阳极氧化膜的抗腐蚀性能。结果表明,在相同工艺条件下,在浓溶液中得到的氧化膜要比稀溶液配方中得到的氧化膜厚,并且耐腐蚀性能高,这表明本工艺的电流效率要高于稀溶液,更具有实用前途。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁合金的腐蚀
• 1.2.1 镁合金的腐蚀类型
• 1.2.2 镁合金的腐蚀特点
• 1.2.3 镁合金的腐蚀机理
• 1.3 镁合金的防蚀处理
• 1.3.1 净化合金成分或开发新合金
• 1.3.2 快速凝固技术
• 1.3.3 表面改性
• 1.3.4 表面处理技术
• 1.4 本文研究的主要目的和内容
• 第2章 试验材料、试验过程及研究方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验过程
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 电化学方法
• 2.3.2 厚度测试
• 2.3.3 XRD 测试
• 2.3.4 SEM 和EDS 测试
• 第3章 镁合金微弧阳极氧化工艺的研究
• 3.1 AZ91 镁合金微弧阳极氧化工艺的研究
• 3.1.1 氧化时间对膜层性能影响的研究
• 3.1.2 电流密度对膜层性能影响的研究
• 3.1.3 氧化膜的微观形貌
• 3.1.4 氧化膜的成分分析
• 3.1.5 氧化膜的厚度及与耐蚀性间的关系
• 3.2 AZ31 镁合金微弧阳极氧化工艺的研究
• 3.2.1 氧化时间对膜层性能影响的研究
• 3.2.2 电流密度对膜层性能影响的研究
• 3.2.3 氧化膜的微观形貌
• 3.2.4 氧化膜的成分分析
• 3.2.5 氧化膜的厚度及与耐蚀性间的关系
• 3.3 AM60 镁合金微弧阳极氧化工艺的研究
• 3.3.1 氧化时间对膜层性能影响的研究
• 3.3.2 电流密度对膜层性能影响的研究
• 3.3.3 氧化膜的微观形貌
• 3.3.4 氧化膜的成分分析
• 3.3.5 氧化膜的厚度及与耐蚀性间的关系
• 3.4 本章小结
• 第4章 镁合金微弧阳极氧化膜的腐蚀性能
• 4.1 镁合金的腐蚀性能
• 4.2 镁合金微弧阳极氧化膜腐蚀性能的研究
• 4.3 本章小结
• 第5章 电解质浓度对微弧氧化工艺影响的研究
• 5.1 稀浓溶液微弧阳极氧化行为对比
• 5.2 稀浓溶液氧化膜耐蚀性的对比
• 5.3 稀浓溶液氧化膜表面形貌的对比
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A （攻读学位期间发表的论文目录）