论文摘要
镁合金是最轻的金属结构材料之一,被誉为21世纪的“绿色工程材料”。但是由于镁合金的耐蚀性差,严重制约了其应用。目前,研究镁合金的环保型阳极氧化工艺,并对氧化膜进行化学着色及封孔处理,提高其装饰性和耐蚀性,具有重要的工业应用价值。本文对AZ31镁合金环保型阳极氧化工艺、化学着色及封孔工艺进行了研究。首先采用正交优化设计,以氧化膜的光滑度、均一性为评定指标,开发出一种环保型镁合金阳极氧化工艺。随后在电解液中加入苯并三氮唑,确定了最佳阳极氧化工艺条件。采用此工艺能在镁合金表面上形成灰白色、均匀、多孔的光滑氧化膜。最后,经化学着色和溶胶-凝胶封孔处理后,氧化膜满足装饰性的要求,同时又具有较高的耐蚀性。通过电压-时间曲线对镁合金阳极氧化成膜过程进行了探索,采用XRD、EDS、SEM对氧化膜结构、化学成分和形貌进行了分析研究,结果表明,镁合金阳极氧化膜孔分布均匀、致密,主要有MgO组成,还有少量的SiO2。对采用溶胶-凝胶封孔后的着色膜的耐磨性、结合力、耐候性的测试,结果表明:用橡皮来回擦拭着色膜表面50次,无掉膜失色现象;氧化膜及溶胶-凝胶层结合力良好;溶胶-凝胶封孔后的着色膜耐候性较好,比较适合用作室内的装饰材料。通过中性盐水浸泡实验、阳极极化曲线、Tafel曲线、电化学阻抗对封孔后氧化膜的耐蚀性进行测试,结果一致表明:阳极氧化处理提高了镁合金的耐蚀性;着色处理满足了氧化膜的装饰性要求,但对耐蚀性提高不大;溶胶-凝胶封孔处理可以显著提高镁合金阳极氧化膜的耐蚀性。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 镁合金的特点1.1.2 镁合金的应用1.1.3 镁及其合金的腐蚀1.2 镁合金阳极氧化工艺及其发展1.2.1 Dow17 工艺1.2.2 HAE 工艺1.2.3 Anomag 工艺1.2.4 Tagnite 工艺1.2.5 Magoxid-coat 工艺1.2.6 UBE-5 工艺1.3 镁合金环保型阳极氧化电解液体系及其发展1.3.1 硅酸盐-铝酸盐体系1.3.2 硅酸盐-硼酸盐体系1.3.3 硅酸盐-氟化物体系1.3.4 铝酸盐-硼酸盐体系1.3.5 磷酸盐-氟化物体系1.3.6 有机羧酸盐体系1.4 镁合金氧化膜的着色及封孔技术1.4.1 镁合金氧化膜的着色技术1.4.2 镁合金氧化膜的封孔技术1.5 本文研究的目的及主要内容第2章 实验材料与测试方法2.1 实验材料与装置2.1.1 实验药品2.1.2 实验仪器2.1.3 实验装置2.2 镁合金阳极氧化工艺2.3 测试方法2.3.1 厚度测定2.3.2 外观评定2.3.3 结合力测试2.3.4 耐磨性评定2.3.5 耐候性2.3.6 形貌观察2.3.7 相组成测定2.3.8 元素组成分析2.3.9 耐蚀性测定第3章 镁合金环保型阳极氧化工艺研究3.1 环保型阳极氧化体系的选择2SiO3-NaAlO2 体系'>3.1.1 KOH-Na2SiO3-NaAlO2体系4O7-NaAlO2 体系'>3.1.2 KOH-NaB4O7-NaAlO2体系2SiO3-NaB4O7 体系'>3.1.3 NaOH-Na2SiO3-NaB4O7体系2SiO3-NaB4O7 体系组成的优化'>3.2 NaOH-Na2SiO3-NaB4O7体系组成的优化3.2.1 正交试验因素的选择3.2.2 镁合金阳极氧化的前处理流程3.2.3 镁合金阳极氧化的工艺条件3.2.4 正交实验结果分析3.2.5 阳极氧化体系的确定2SiO3-NaB4O7 体系工艺条件的优化'>3.3 NaOH-Na2SiO3-NaB4O7体系工艺条件的优化3.3.1 电流密度的影响3.3.2 电源类型的影响3.4 本章小结第4章 苯并三氮唑在镁合金阳极氧化作用的研究4.1 苯并三氮唑的性质及应用4.2 苯并三氮唑对镁合金阳极氧化成膜过程的影响4.3 苯并三氮唑对镁合金阳极氧化膜性能的影响4.3.1 苯并三氮唑对氧化膜表面形貌的影响4.3.2 苯并三氮唑对氧化膜元素组成的影响4.3.3 苯并三氮唑对氧化膜的相组成的影响4.3.4 苯并三氮唑对氧化膜耐蚀性的影响4.4 苯并三氮唑作用机理的分析4.5 本章小结第5章 镁合金阳极氧化膜的着色和封孔工艺研究5.1 引言5.1.1 着色剂的选择5.1.2 着色工艺的主要影响因素5.2 镁合金氧化膜的着色工艺5.2.1 着色盐浓度对着色效果的影响5.2.2 着色液pH 值对着色效果的影响5.2.3 着色液温度对着色效果的影响5.2.4 着色时间对着色效果的影响5.3 镁合金氧化膜着色后的封孔工艺5.3.1 沸水封孔5.3.2 硅酸钠封孔5.3.3 溶胶凝胶封孔5.3.4 不同封孔工艺处理的着色膜的性能比较5.4 着色膜溶胶-凝胶封孔后的性能测试5.4.1 外观观测5.4.2 结合力5.4.3 耐磨性5.4.4 耐候性5.4.5 微观形貌5.4.6 耐蚀性5.5 本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的学术论文致谢
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