论文摘要
镁合金是最轻的结构金属,有诸如低密度、高强度等优异的物理和机械性能。但是,镁及镁合金的耐腐蚀能力很差,而阳极氧化是一种有效的镁合金表面防护处理方法。本文开发了一种环保型AZ31镁合金阳极氧化电解质溶液配方及其工艺,该配方显著提高了AZ31镁合金的表面综合防护性能。首先,利用Tafel极化曲线技术对不同电解质溶液成膜效果进行快速评价,筛选了合理的电解液组分,然后研究添加剂A的浓度对AZ31镁合金阳极氧化膜的影响,确定添加剂A的合理浓度范围20～60ml/L。研究结果表明:以NaOH、Na2SiO3、添加剂A、植酸为组分的阳极氧化电解液生成的氧化膜具有较好的外观和优良的耐腐蚀性能。其次,根据电解液浓度和工艺参数的正交试验,确定了AZ31镁合金阳极氧化电解质溶液的有效组分及其优化配方。工艺参数:电流密度10 mA/cm2、阳极氧化时间20min、电解液温度20℃、搅拌速度3档。电解液组分和浓度:45g/L NaOH+100g/L Na2SiO3+40ml/L添加剂A+15ml/L植酸。电化学极化曲线测试结果表明,该工艺能显著提高镁合金AZ31的腐蚀防护性能。并通过了96小时中性盐雾试验进行验证,发现其耐腐蚀能力和极化曲线测试结果是一致的。通过对XRD分析,AZ31镁合金的阳极氧化膜主要相组分是Mg2SiO4、MgO、Al2（SiO4）O和Al2O3;结合EDX分析发现阳极氧化膜的元素组成是C、O、Na、Mg、Al、Si、P。再次,通过单因素实验研究了电流密度、处理时间、处理温度、搅拌速度对镁合金阳极氧化膜的影响。发现随着电流密度增大,膜生长速度加快,但是膜的外观和耐腐蚀能力下降。随着处理时间延长,膜厚增加,但膜表面变粗糙,孔隙率增加,孔径变大。随着处理温度的升高,膜变粗糙,且裂纹增多。适当的搅拌,有利于阳极氧化膜的生长。最后,研究了AZ31镁合金阳极氧化过程中槽压变化,发现电压的变化分三个阶段,反映出成膜过程的三个时期:①致密层生成期;②膜快速生长期;③膜生长与溶解平衡期。
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摘要ABSTRACT1 绪论1.1 前言1.2 镁合金的应用及发展前景1.2.1 镁及镁合金在汽车上的应用1.2.2 镁及镁合金航空航天上的应用1.2.3 镁及镁合金在3C 产品上的应用1.3 镁及镁合金的腐蚀类型和腐蚀机理1.3.1 镁及镁合金的腐蚀类型1.3.2 镁及镁合金的电化学腐蚀机理1.4 镁及镁合金阳极氧化进展1.4.1 国外的镁合金阳极氧化研究1.4.2 国内有关镁合金阳极氧化的研究1.4.3 阳极氧化电解液中添加剂的主要作用1.4.4 镁及镁合金阳极氧化机理1.5 本文主要研究内容和意义2 实验材料及研究方法2.1 实验材料及试验药品仪器设备2.1.1 实验材料2.1.2 实验药品及试验设备2.2 试验装置及试验方案2.3 研究方法2.3.1 TAFEL 极化曲线测试2.3.2 全浸实验2.3.3 NaCl 中性盐雾实验2.3.4 XRD 物相组成分析2.3.5 扫描电镜和金相显微镜3 AZ31 镁合金阳极氧化电解液配方的初选3.1 阳极氧化工艺参数及电解液配方的初选3.1.1 阳极氧化工艺条件的初选3.1.2 电解液配方的初选3.2 添加剂A 浓度变化对阳极氧化膜的影响3.2.1 添加剂A 浓度变化对槽电压的影响3.2.2 添加剂A 浓度变化对AZ31 镁合金阳极氧化膜形貌的影响3.3 添加剂A 浓度变化对阳极氧化膜TAFEL 极化曲线的影响3.4 添加剂A 浓度变化对阳极氧化膜全浸实验的影响3.5 添加剂A 对AZ31 镁合金阳极氧化膜相组成的影响3.6 本章小结4 AZ31 镁合金阳极氧化电解液及工艺参数的优化4.1 AZ31 镁合金阳极氧化电解液配方的优化4.2 AZ31 镁合金阳极氧化工艺参数的优化4.3 AZ31 镁合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能评价4.3.1 Tafel 极化曲线快速评价耐腐蚀性4.3.2 NaCl 中性盐雾试验4.4 本章小结5 不同工艺参数对AZ31 镁合金阳极氧化膜影响的研究5.1 电流密度变化对AZ31 镁合金阳极氧化膜的影响5.2 时间变化对AZ31 镁合金阳极氧化膜的影响5.3 温度变化对AZ31 镁合金阳极氧化膜的影响5.4 搅拌速度对AZ31 镁合金阳极氧化膜的影响5.5 本章小结6 AZ31 镁合金阳极氧化成膜过程及膜的组分研究6.1 AZ31 镁合金阳极氧化电压变化对成膜过程的影响6.2 最优化配方阳极氧化膜的相组成和元素组成分析6.2.1 XRD 研究结果6.2.2 EDX 研究结果6.3 本章小结7 结论致谢参考文献附录
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