AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性表征方法的对比研究

论文摘要

本课题以AZ91 D镁合金为研究对象,制备结构、性能相近的批量微弧氧化膜试样,采用点滴试验、浸泡试验、盐雾试验、电化学试验（循环伏安法、Tafel极化、开路电位、电化学阻抗谱）四类耐蚀性检测方法对其进行表征,找出适合镁合金微弧氧化膜的耐蚀性表征方法之后,再对这些表征方法进行对比研究。点滴试验可以较快地判定膜层的耐蚀性,但采用点滴液开始变白的时间点为评判依据更合适,且对耐蚀性较好的膜层,测试时点滴液中硝酸的含量应提高到标准中的两倍,才能达到快速检测的目的；同时,有效地控制点滴液向周围扩散,则能更准确地表征膜层的耐蚀性。微弧氧化膜层特殊的多孔结构,使腐蚀产物难以清除干净,因此失重与增重现象的共存使浸泡试验不能准确评定微弧氧化膜层耐蚀性的优劣。盐雾试验采用“外观评级”、“首个蚀点出现的时间”、“××小时的腐蚀率”三个指标综合评价微弧氧化膜试样的耐蚀性是合理的,且反映膜层腐蚀后的宏观状态的“外观评级”是最重要的指标。电化学方法能较准确地表征膜层的耐蚀性,循环伏安法、Tafel极化、开路电位和电化学阻抗谱四种电化学试验能反映诸如腐蚀电位、腐蚀电流密度、阻抗值等较多的信息。循环伏安法、Tafel极化、开路电位和电化学阻抗谱四种方法依次连续试验与各种方法单独试验的各种检测数据相差不大,所以可以采用四种表征方法连续试验检测膜层的耐蚀性。而且连续试验可以在同一试样的同一位置获得多种数据,有利于研究膜层的耐蚀原因。同时,点滴测试、循环伏安法、Tafel极化和电化学阻抗谱的测试结果之间能较好地相互印证,而且点滴试验和电化学阻抗谱的测试结果之间能更好地相互印证。AZ91D镁合金经过微弧氧化处理后,耐蚀性显著提高。对于氧化60min、膜厚为27μm+2μm的试样：经过240h中性盐雾测试,外观评级能达到9级甚至更好,而镁合金基体仅仅盐雾28h的外观评级已为6级；与镁合金基体相比,点滴试验、循环伏安法测试的耐蚀性提高了2个数量级,Tafel极化测试的腐蚀电位正移了154mV、腐蚀电流密度降低了2个数量级、极化电阻提高了4个数量级,开路电位提高了106mV,电化学阻抗谱测试的阻抗值提高了4个数量级。微弧氧化膜试样近阴极面的膜厚略大于远阴极面的膜厚,试样两面膜厚的差值不超过4μm；同时,微弧氧化膜试样近阴极面的耐蚀性略好于远阴极面的耐蚀性,且无论是何种测试指标,试样两面的耐蚀性差异均不超过一个数量级。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镁合金的特点
• 1.1.1 镁合金的电化学特性
• 1.1.2 镁合金的腐蚀形态
• 1.1.3 镁合金腐蚀的影响因素
• 1.2 微弧氧化技术、膜层耐蚀原因及腐蚀特性
• 1.2.1 微弧氧化技术
• 1.2.2 微弧氧化膜的耐蚀原因
• 1.2.3 微弧氧化膜的腐蚀特性
• 1.3 微弧氧化膜层耐蚀性检测方法的研究现状
• 1.3.1 点滴试验
• 1.3.2 浸泡试验
• 1.3.3 盐雾试验
• 1.3.4 电化学试验
• 1.4 本课题研究目的、内容及创新性
• 1.4.1 本课题的研究目的
• 1.4.2 本课题的主要内容
• 1.4.3 本课题的创新性
• 第2章 试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设备
• 2.3 研究方案
• 2.4 试样制备
• 2.4.1 微弧氧化试样制备
• 2.4.2 膜层性能检测试样制备
• 2.5 膜层性能及微观结构表征
• 2.5.1 膜厚检测
• 2.5.2 耐蚀性检测
• 2.5.3 微观特征检测
• 2.6 数据处理方法
• 第3章 镁合金微弧氧化膜试样的制备工艺
• 3.1 引言
• 3.2 探索微弧氧化加压规范及氧化时间
• 3.2.1 微弧氧化装置
• 3.2.2 加压规范和氧化时间对膜厚及耐蚀性的影响
• 3.3 批量微弧氧化膜试样的制备
• 3.3.1 耐蚀性表征方法初探试样的制备
• 3.3.2 耐蚀性表征方法对比研究试样的制备
• 3.4 小结
• 第4章 镁合金微弧氧化膜耐蚀性表征方法的初探
• 4.1 引言
• 4.2 点滴试验
• 4.2.1 探索点滴液含量
• 4.2.2 探索耐蚀性评判标准
• 4.2.3 氧化60min微弧氧化膜层的耐蚀性
• 4.3 浸泡试验
• 4.4 盐雾试验
• 4.4.1 64h中性盐雾试验
• 4.4.2 100h中性盐雾试验
• 4.5 电化学试验
• 4.5.1 循环伏安法
• 4.5.2 Tafel极化曲线
• 4.5.3 开路电位
• 4.5.4 电化学阻抗谱
• 4.5.5 电化学和点滴测试结果的对比讨论
• 4.6 小结
• 第5章 镁合金微弧氧化膜耐蚀性表征方法的对比研究
• 5.1 引言
• 5.2 100h及240h中性盐雾试验
• 5.2.1 腐蚀率评判耐蚀性
• 5.2.2 首个蚀点出现时间评判耐蚀性
• 5.2.3 外观评级评判耐蚀性
• 5.2.4 微弧氧化膜盐雾测试后的腐蚀形貌
• 5.3 点滴试验
• 5.4 电化学试验
• 5.4.1 循环伏安法
• 5.4.2 Tafel极化曲线
• 5.4.3 开路电位
• 5.4.4 电化学阻抗谱
• 5.4.5 微弧氧化膜电化学测试后的表面腐蚀形貌
• 5.5 电化学和点滴测试结果的比较
• 5.6 耐蚀性表征数据的统计分析
• 5.7 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文