镁锂合金微弧氧化陶瓷膜的制备及耐腐蚀性能

论文摘要

本课题针对镁锂合金耐腐蚀性差的问题,在Na2SiO3、Na3PO4及Na2SiO3-Na3PO4三种电解液体系下,利用微弧氧化技术在Mg-5mass%Li合金板材表面原位生长耐蚀陶瓷膜层,通过电解液配方的确定,工艺参数的优化以及添加剂的掺杂,系统地分析了各种因素对膜层结构与性能的影响规律。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、电子能谱仪（EDS）等测试手段,分析膜层的物相及元素组成,观察陶瓷膜层表面及截面形貌;利用电涡流测厚仪测试膜层厚度;利用CHI604电化学测试仪、腐蚀失重试验研究陶瓷膜的耐腐蚀性能。Na2SiO3电解液体系优化工艺条件下制备的陶瓷膜层厚度约20μm,主晶相为MgO、Mg2SiO4,表面均匀平整,陶瓷膜耐点腐蚀性能最好,盐水浸泡过程中腐蚀速率较低,耐盐水腐蚀性能较好。Na3PO4电解液体系优化工艺条件下制备的陶瓷膜厚约40μm,主晶相为MgO、MgF2,表面不均匀、存在龟裂,陶瓷膜耐蚀性能最差。Na2SiO3-Na3PO4电解液体系优化工艺条件下制备的陶瓷膜厚约15μm,主晶相为MgO、MgSiO3,膜层均匀致密且孔径小,其耐均匀腐蚀和盐水腐蚀性能最好。添加剂掺杂能够有效的改善膜层的结构和性能,EDTA掺杂降低电解液氧化成膜的能力,陶瓷膜层厚度变小、孔径减小,耐均匀腐蚀性能提高。Na2B4O7掺杂增强了电解液的氧化成膜能力,陶瓷膜层厚度和致密度增强,耐点蚀性能提高。陶瓷膜层元素能谱分析表明,陶瓷膜从内层到外层,F元素含量明显减少,Si和P元素逐渐增多,因此,Mg-Li合金在Na2SiO3-Na3PO4电解液体系的成膜过程中,反应初期以F优先参与成膜为主,随着反应进行更多的Si和P参与成膜反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究进展及现状
• 1.2.1 Mg-Li 合金研究现状
• 1.2.2 Mg-Li 合金的腐蚀行为
• 1.2.3 Mg-Li 合金表面处理现状
• 1.3 微弧氧化技术研究现状
• 1.3.1 微弧氧化发展概述
• 1.3.2 镁合金微弧氧化技术现状
• 1.3.3 镁合金微弧氧化陶瓷膜制备影响因素
• 1.3.4 Mg-Li 合金微弧氧化陶瓷膜耐蚀性评价方法
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 实验材料及化学试剂
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 化学试剂
• 2.2 实验设备
• 2.2.1 微弧氧化装置
• 2.2.2 微弧氧化电源
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 微弧氧化陶瓷膜层的制备
• 2.3.2 微组织与结构显分析方法
• 2.3.3 陶瓷膜层性能评价方法
• 2SiO₃体系下镁锂合金微弧氧化陶瓷膜制备及其耐蚀性'>第3章 Na₂SiO₃体系下镁锂合金微弧氧化陶瓷膜制备及其耐蚀性
• 3.1 单相脉冲电源模式下耐蚀陶瓷膜的制备
• 3.1.1 电解液组分对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 3.1.2 电源参数对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 2B₄O₇ 掺杂对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响'>3.1.3 Na₂B₄O₇掺杂对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 3.2 双相脉冲电源模式下耐蚀陶瓷膜的制备
• 3.2.1 双相恒流模式下陶瓷膜的结构和性能
• 3.2.2 正相恒流、负相恒压条件下陶瓷膜的结构和耐蚀性
• 3.2.3 不同电源模式下制备的陶瓷膜结构和性能对比
• 3.3 本章小结
• 3PO₄体系镁锂合金微弧氧化陶瓷膜制备及其耐蚀性'>第4章 Na₃PO₄体系镁锂合金微弧氧化陶瓷膜制备及其耐蚀性
• 4.1 电解液及工艺参数对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 4.1.1 正交实验优化电解液配方及电源参数
• 4.1.2 处理时间对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 4.2 不同添加剂对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 4.2.1 添加剂对陶瓷膜厚度及槽压-时间曲线的影响
• 4.2.2 添加剂对陶瓷膜表面形貌的影响
• 4.2.3 添加剂掺杂对陶瓷膜相组成的影响
• 4.2.4 添加剂对陶瓷膜耐蚀性的影响
• 4.3 本章小结
• 2SiO₃-Na₃PO₄混合体系镁锂合金微弧氧化陶瓷膜制备及其耐蚀性'>第5章 Na₂SiO₃-Na₃PO₄混合体系镁锂合金微弧氧化陶瓷膜制备及其耐蚀性
• 5.1 工艺参数对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 5.1.1 电解液浓度对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 5.1.2 占空比对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 5.1.3 频率对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 5.1.4 处理时间对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 5.1.5 陶瓷膜结构和耐蚀性的关系
• 5.2 不同添加剂对陶瓷膜结构和耐蚀性的影响
• 5.2.1 添加剂对槽压-时间曲线及陶瓷膜厚度的影响
• 5.2.2 添加剂对陶瓷膜表面及截面形貌的影响
• 5.2.3 添加剂对陶瓷膜成分的影响
• 5.2.4 添加剂对陶瓷膜耐蚀性的影响
• 5.3 三种体系制备的陶瓷膜结构和耐蚀性能对比
• 5.4 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