AZ91D鎂合金陽極氧化與熱擴散滲鋁復(fù)合膜層

以50.0g/lnaoh+10.0g/lh3bo3+20.0g/lna2b4o7.10h2o為基礎(chǔ)電解液,采用恒電位模式,研究了幾種添加劑對az31鎂合金陽極氧化膜性能的影響。采用掃描電鏡、點滴實驗和極化曲線分別對陽極氧化膜的表面形貌和耐蝕性能進行測試。結(jié)果表明:硅酸鈉的最佳質(zhì)量濃度為10.0g/l,檸檬酸鈉的最佳質(zhì)量濃度為7.5g/l,草酸鈉的最佳質(zhì)量濃度為0.2g/l。硅酸鈉增強了火花放電的劇烈程度,檸檬酸鈉減緩了火花放電,而添加草酸鈉后為無火花放電。

自制dsp控制的開關(guān)電源系統(tǒng),實現(xiàn)了方波、交變方波、雙極性方波和直流四種模式,并應(yīng)用于az91d鎂合金的陽極氧化.采用掃描電鏡(sem)、x射線衍射儀(xrd)、極化曲線和電化學(xué)阻抗譜研究了氧化膜的形貌、成分和腐蝕性能,初步探明脈沖電源的占空比,頻率和電壓等參數(shù)對陽極氧化過程和氧化膜耐蝕性能的影響.

回顧鎂合金陽極氧化歷史,介紹制備工藝、電解液組成及作用,同時對鎂合金陽極氧化機理進行探討。隨著人類環(huán)保意識的增強,世界能源的緊缺和氧化設(shè)備的不斷更新,認為電參數(shù)如頻率、占空比、電壓和電流密度對氧化膜性能的影響、陽極氧化電流效率的測定、氧化膜擴散規(guī)律的研究和環(huán)保型電解液的開發(fā)為未來鎂合金陽極氧化研究的重點。

利用正交試驗確定了陽極氧化電解液配方,通過比較鑄造態(tài)和加工態(tài)az40鎂合金金相組織、陽極氧化膜表面形貌、極化曲線,解釋加工狀態(tài)對az40鎂合金陽極氧化耐蝕性的影響。結(jié)果表明,加工態(tài)鎂合金的腐蝕速率為87.73202mg/(m2.h),鑄造態(tài)鎂合金的腐蝕速率為106.37mg/(m2.h)。由于加工態(tài)鎂合金的合金元素參與陽極氧化,使膜層結(jié)合更致密,表面幾乎沒有裂紋,對基體更具有保護性。

用交流穩(wěn)壓法和正交試驗法對az40鎂合金進行了陽極氧化試驗,開發(fā)出了一種新型環(huán)保型鎂合金陽極氧化的電解液配方,添加一種新的成膜添加劑后,成膜速度加快;形成的陽極氧化膜有良好的耐腐蝕性;經(jīng)過封孔工藝處理后,其自腐蝕電流密度為0.503μa/cm2;xrd分析表明氧化膜主要由基體元素mg及其氧化物mgo組成,另外還含有sio2和鎂的硅酸鹽;sem結(jié)果顯示氧化膜呈完整的陶瓷狀態(tài)。

在由氨水、有機胺、na2sio3、na2b4o7和添加劑組成的電解液中,以恒電流方式對az91d鎂合金進行陽極氧化處理,并研究了電解液各組分濃度對az91d鎂合金陽極氧化膜層硬度的影響規(guī)律。結(jié)果表明,電解液各組分濃度對膜層硬度有不同程度的影響:有機胺具有抑制火花放電、提高膜層硬度和降低膜層粗糙度的作用;na2sio3是提高膜層硬度的主要成分;氨水、na2b4o7和添加劑對膜層硬度的影響較小。在該電解液體系下可以在鎂合金表面沉積一層組織致密、顯微硬度達400～500hv的氧化膜。

研究了az91d鎂合金材料在普通陽極氧化條件下,通過往堿性陽極氧化溶液中加入硅鋁溶膠成分(含量為0%～5%),在60～70v的電壓條件下進行交流陽極氧化處理,獲得的膜層經(jīng)過厚度測量和表面、斷面微觀形貌觀察表明;溶膠成分在鎂合金氧化成膜過程中,可以有效地提高鎂合金表面的陽極氧化膜層厚度和膜層的致密程度。同時由于溶液中硅鋁溶膠成分的作用,使得陽極氧化成膜速度出現(xiàn)階段性快速增長和緩慢增長。而溶膠成分的加入對陽極氧化膜層的x射線衍射相結(jié)構(gòu)的影響不大。

在100g.l-1硼酸鹽,50g.l-1鋁酸鹽,30g.l-1氫氧化物,恒壓50v,陽極氧化時間10min的陽極氧化工藝中,制備ad91鎂合金陽極氧化膜。研究熱水封孔前后陽極氧化膜層的微觀結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能。通過掃描電鏡(sem)和極化曲線分別研究了ad91鎂合金陽極氧化膜的表面形貌和耐蝕性。結(jié)果表明:封孔溫度在70℃,時間為10min時,氧化膜層均勻、致密,孔徑明顯減小;此時陽極氧化膜的耐蝕性也達到了最好。從極化曲線可以看出,腐蝕電位ecorr為-0.582v,腐蝕電流密度icorr為4.586μa.cm-2,極化電阻rp為12926.1ohm.cm-2。

1前言海水電池是儲備電池,使用前于式儲存。當(dāng)海水一進人電池,電池建立起電壓,同時外電路有電流,在規(guī)定時間內(nèi)啟動裝置,按要求進行工作。鎂合金陽極是非常活潑的,干式儲存時,為防止大氣條件下的腐蝕,現(xiàn)在一般使電極表面生成鉻酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜來保護或經(jīng)過處理后密封保存。因鉻酸鹽膜很薄,且有裂紋等缺陷,耐海洋性大氣腐蝕能力很差。海洋性大氣是濕度大并含有cl的鹽霧,容易使電極發(fā)生孔蝕,故要求電極的保護

通過掃描電鏡、鹽水浸漬實驗和動電位極化曲線,表征了在添加不同體積濃度的過氧化氫的堿性電解液中形成的az31鎂合金陽極氧化膜的微觀形貌和耐蝕性。研究結(jié)果表明:在其他條件相同的情況下,添加不同體積濃度的過氧化氫對氧化膜的表面形貌及耐蝕性存在影響。當(dāng)過氧化氫的體積濃度為6ml/l時,制得的氧化膜耐蝕性最佳。添加過氧化氫提高了膜層的耐蝕性,但氧化膜耐蝕性的提高與過氧化氫的體積濃度不成正比。

陽極氧化處理是提高鎂合金耐腐蝕性能的有效方法。在陽極氧化工藝中,電解液組成對鎂合金氧化膜的性能有著至關(guān)重要的影響。本文概述了近年來該領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)電解液組成的研究進展,期望為鎂合金陽極氧化工藝研究提供參考。

采用溶膠化學(xué)與電化學(xué)相結(jié)合的新型表面處理方法——將自制的硅溶膠添加到電解質(zhì)溶液中進行陽極氧化.以az91d鎂合金及鎂鋰合金為研究基材,研究體系分別為硅酸鈉和氫氧化鈉溶液,通過對不同溶膠添加量下的溶液電導(dǎo)率、反應(yīng)擊穿電壓、氧化膜層厚度及微觀形貌、膜層表面成分及xrd結(jié)果分析,來探討溶膠粒子在成膜過程中的作用.結(jié)果表明:溶膠粒子的加入增大了陽極表面的電阻,使得反應(yīng)的擊穿電壓升高,從而導(dǎo)致了膜層厚度增加;同時硅溶膠粒子參與了陽極氧化反應(yīng),其在高溫高壓的條件下與mgo生成了mg2sio4.

采用正交試驗,開發(fā)出一種新型環(huán)保鎂合金陽極氧化的電解液配方,研究在此工藝下形成的陽極氧化膜的耐蝕性。采用edax、xrd、sem對陽極氧化膜的成分、結(jié)構(gòu)和形貌進行研究。結(jié)果表明,獲得的陶瓷層分布均勻,表面光滑致密,耐蝕性顯著加強。

采用陽極氧化工藝對az91d鎂合金進行表面處理,利用電化學(xué)阻抗譜(eis)方法研究az91d鎂合金陽極氧化膜層在3.5%nacl溶液中的腐蝕過程。根據(jù)腐蝕過程阻抗譜的變化特點,分別采用r(rq)(rq)模型和r(q(r(rq)))模型的等效電路來擬合陽極氧化膜層在孔蝕誘導(dǎo)期和在孔蝕發(fā)展期的電化學(xué)阻抗譜圖。結(jié)果表明:在孔蝕誘導(dǎo)期,隨浸泡時間的延長,溶液電阻rsol和多孔層的電容yp有所增大,多孔層電阻rp和阻擋層電阻rb逐漸減小,彌散效應(yīng)指數(shù)np值基本不變,而阻擋層的電容yb和彌散效應(yīng)指數(shù)nb無明顯的規(guī)律性;在孔蝕發(fā)展期,隨浸泡時間的延長,溶液電阻rsol,彌散效應(yīng)指數(shù)n1和蝕孔內(nèi)的反應(yīng)電阻r2逐漸減小,電容y1逐漸增大,而蝕孔內(nèi)溶液電阻r1,蝕孔內(nèi)陽極金屬/介質(zhì)界面的常相位角元件q2的電容y2及彌散效應(yīng)指數(shù)n2無明顯的規(guī)律性。

陽極氧化是提高鎂合金耐蝕性的一種有效方法,選擇的電參數(shù)對氧化膜性能影響很大。介紹了電參數(shù)如頻率、占空比、電流密度、終電壓等的概念,推導(dǎo)了占空比與電流密度的關(guān)系,并綜述了電參數(shù)對陽極氧化膜性能影響的研究進展。隨著電子技術(shù)在氧化電源上的廣泛應(yīng)用,氧化設(shè)備的發(fā)展趨勢為更加智能化以及頻率越來越高。

封孔是進一步提高鎂合金陽極氧化膜耐蝕性的有效方法,主要方法有沸水、鉻酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、溶膠-凝膠以及有機物封孔,本文對以上幾種方法進行了全面綜述。鑒于鎂合金陽極氧化膜封孔技術(shù)目前還不成熟,需加強這方面研究以滿足鎂合金陽極氧化工業(yè)應(yīng)用。

研究了脈沖頻率對陽極氧化膜耐蝕性的影響。采用掃描電鏡(sem)觀察陽極氧化膜的微觀形貌和厚度變化,采用動電位極化曲線測量方法和中性鹽霧試驗評價了氧化膜耐腐蝕性。結(jié)果表明,陽極氧化膜厚度隨脈沖頻率增大而增加,在1300hz以下時耐蝕性隨頻率增大而增加,1000hz時耐蝕性最好,當(dāng)頻率達到1300hz時氧化膜裂紋增多,耐蝕性下降。

采用koh-na2sio3-na2b4o7-na2co3環(huán)保型電解液體系,研究了電流密度對az31b鎂合金陽極氧化過程、氧化膜微觀形貌、膜層厚度、氧化膜耐蝕性等的影響。結(jié)果表明:在恒電流陽極氧化過程中,根據(jù)電壓-時間曲線,陽極氧化過程可分為電壓快速升高階段、電壓緩慢升高階段、電壓相對穩(wěn)定階段。隨著電流密度的增大,電壓-時間曲線的斜率增大,電壓明顯增大,點火時間縮短,但對擊穿電壓影響不大;隨著電流密度的增加,膜層致密性、厚度、耐蝕性都呈先增大后減小的趨勢。當(dāng)電流密度為1.5a/dm2時,陽極氧化膜的致密性和耐蝕性最好。

在既定的基礎(chǔ)電解液和實驗參數(shù)條件下,研究植酸、聚乙二醇和乙二醇等3種有機添加劑對鎂合金陽極氧化膜耐蝕性能的影響。實驗過程中分別采用掃描電鏡、點滴實驗和極化曲線對氧化膜的表面形貌和耐蝕性能進行測試。結(jié)果表明:當(dāng)植酸的質(zhì)量濃度為15.0g/l或聚乙二醇的質(zhì)量濃度為0.8g/l時,氧化膜的耐蝕性能有較大提高;而乙二醇的加入不但沒有改善鎂合金陽極氧化膜的耐蝕性能,反而使其變得更差。

采用硅酸鹽、硅溶膠、鈦溶膠和稀土轉(zhuǎn)化四種工藝對鎂-鋰合金陽極氧化膜進行封孔后處理。采用了掃描電鏡、點滴實驗和極化曲線測試分別對封孔前、后氧化膜的表面形貌和耐蝕性能進行表征。結(jié)果表明:經(jīng)4種封孔工藝處理后的氧化膜表面形貌得到了不同程度的改善,耐蝕性能都比未封孔前有所提高;在質(zhì)量分數(shù)為3.5%的nacl腐蝕介質(zhì)中,經(jīng)稀土轉(zhuǎn)化封孔后的氧化膜耐蝕性能最好。

利用無鉻陽極氧化技術(shù)在鎂-鋰合金表面生成了陽極氧化膜,通過掃描電鏡、x射線衍射、極化曲線和電化學(xué)阻抗譜等測試技術(shù)對氧化膜進行了表面形貌、晶相組成和耐蝕性能的研究。討論了在基本電解液里添加植酸對氧化膜性能的影響。研究結(jié)果表明:基本電解液中加入植酸后獲得的氧化膜表面形貌沒有得到很大改善,仍然存在孔洞;當(dāng)植酸的質(zhì)量濃度達到10.0g/l時,可得到表面光滑亮白、耐蝕性最好的陽極氧化膜。

本文主要介紹了鎂合金抑弧陽極氧化的工作原理、技術(shù)特點、抑弧陽極氧化技術(shù)的應(yīng)用實例和結(jié)論。