高强韧镁合金的表面改性研究

论文摘要

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、减震性好、电磁屏蔽性好等特点,但它的耐蚀性差,限制了其广泛应用。本文采用微弧氧化、直接化学镀、化学转化等表面处理方法在ZK61镁合金基体上制得保护涂层,提高了镁合金的耐蚀性,延长了其使用寿命。在铝酸盐和硅酸盐体系电解液中对ZK61镁合金进行了微弧氧化处理。随氧化时间和电流密度的增大,镁合金微弧氧化膜层中微孔的数量减少,但微孔的直径和表面粗糙度增大,甚至有裂纹出现。膜层厚度随氧化时间和电流密度的增加而线性增长,但与基体的结合力明显降低。镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性随氧化时间和电流密度的增大呈先增大后减小的趋势。电流密度对微弧氧化膜层成分的影响较大,氧化时间的影响较小。在铝酸盐体系中,微弧氧化膜层主要由MgO和MgAl2O4组成,微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0.20A/cm2。在硅酸盐体系中,微弧氧化膜层主要含有MgO、Mg2SiO4和SiO2,微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0.20A/cm2。以碱式碳酸镍为主盐、次亚磷酸钠为还原剂,对ZK61镁合金进行了直接化学镀镍处理。镍镀层呈现胞状物形态,没有明显缺陷;随pH值的上升,胞状物呈减小后增大的趋势。随硫脲浓度的增加,镀速呈直线下降趋势。镀层的耐蚀性随着温度和时间的增大而增大,随pH值的升上先增大后减小。直接化学镀镍最佳的工艺参数为硫脲浓度1mg/L、温度85℃、时间60min、pH6.4。磷酸盐转化膜的表面形貌呈现破碎的瓦片状,有裂痕;膜层的成分为Mg3（PO4）2。随温度、时间、pH值的上升,裂痕呈增大的趋势。膜层的厚度随着时间和温度的增大而增大,随着pH值的上升先增大后减小。膜层的耐蚀性随时间、温度和pH值的增大呈先增大后减小的趋势。磷酸盐化学转化处理的最佳工艺条件为温度40℃、时间15min和pH3.5。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 镁合金简介
• 1.2 镁合金应用面临的问题
• 1.3 镁合金的防腐技术
• 1.4 微弧氧化技术
• 1.4.1 发展历史
• 1.4.2 基本原理
• 1.4.3 微弧氧化反应机理
• 1.4.4 微弧氧化的优点
• 1.5 化学镀镍技术
• 1.5.1 发展现状
• 1.5.2 基本原理
• 1.5.3 应用前景
• 1.6 化学转化膜处理技术
• 1.6.1 铬酸盐转化膜
• 1.6.2 磷酸盐-高锰酸钾转化膜
• 1.6.3 其他转化膜
• 1.7 问题的提出及本文的研究内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验药品
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 微弧氧化膜层制备
• 2.3.2 直接化学镀镍层的制备
• 2.3.3 化学转化膜层的制备
• 2.4 测试方法
• 2.4.1 膜层形貌观察
• 2.4.2 膜层成分与结构
• 2.4.3 膜层厚度
• 2.4.4 耐蚀行为测试
• 2.4.5 膜层与基体结合力测试
• 第三章 ZK61 镁合金微弧氧化膜层的组织及性能
• 3.1 铝酸盐体系
• 3.1.1 表面和剖面形貌
• 3.1.2 成分和结构分析
• 3.1.3 膜层厚度
• 3.1.4 耐蚀性
• 3.1.5 结合力
• 3.1.6 后处理
• 3.2 硅酸盐体系
• 3.2.1 表面和剖面形貌
• 3.2.2 成分和结构分析
• 3.2.3 膜层厚度
• 3.2.4 耐蚀性
• 3.2.5 结合力
• 3.2.6 后处理
• 3.3 小结
• 第四章 ZK61 镁合金直接化学镀镍的工艺与性能
• 4.1 表面和剖面形貌
• 4.1.1 表面形貌
• 4.1.2 剖面形貌
• 4.2 成分和结构分析
• 4.2.1 成分分析
• 4.2.2 结构分析
• 4.3 镀速
• 4.4 厚度
• 4.5 耐蚀性
• 4.6 小结
• 第五章 ZK61 镁合金化学转化处理的工艺与性能
• 5.1 表面和剖面形貌
• 5.1.1 表面形貌
• 5.1.2 剖面形貌
• 5.2 成分和结构分析
• 5.2.1 成分分析
• 5.2.2 结构分析
• 5.3 厚 度
• 5.4 耐蚀性
• 5.5 涂装有机物
• 5.6 小 结
• 第六章 结 论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况
• 致谢