交流電壓對AZ91D鎂合金陽極氧化膜層的影響

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。

將陽極氧化與熱擴散相結(jié)合對az91d鎂合金表面進行低溫滲鋁處理,利用掃描電鏡、光學顯微鏡和x射線衍射儀對所得膜層的形貌、相結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能進行了研究,并對復合膜層改善鎂合金基體耐腐蝕性能的過程進行了分析.研究表明,該復合膜層是由mgo和金屬間化合物mg17al12以及被γ相(mg17al12)包裹住的α-mg晶粒共同組成;az91d鎂合金表面的陽極氧化和熱擴散滲鋁復合膜層能顯著提高鎂合金基體材料的耐腐蝕性能.

研究了壓鑄鎂合金az91的陽極氧化膜的工藝及其耐蝕性,探討了鎂合金表面陽極氧化膜的組織、相、成分及其耐蝕性。研究結(jié)果顯示,壓鑄鎂合金az91陽極氧化膜表面系氧化物的聚集,陽極氧化膜在3.5%nacl中的極化曲線與az91壓鑄鎂合金的極化曲線對比,陽極氧化膜的極化曲線有明顯的鈍化區(qū),但在極化區(qū)只呈鋸齒狀變化,耐蝕性較好。

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用,氧化設備的發(fā)展趨勢為更加智能化以及頻率越來越高。

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。

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,當頻率達到1300hz時氧化膜裂紋增多,耐蝕性下降。

為了提高環(huán)保型陽極氧化膜的耐蝕性,以氨基乙酸為添加劑,制取鎂合金陽極氧化膜。用掃描電子顯微鏡(sem)和金相顯微鏡(om)觀察陽極氧化膜的表面及截面形貌,采用極化曲線(tafel)和電化學交流阻抗譜(eis)等電化學方法,檢測和評價了鎂合金陽極氧化膜的耐蝕性。結(jié)果表明:隨著氨基乙酸濃度的升高,陽極氧化膜表面趨于平整,孔洞變小,膜表面微觀形貌更加連續(xù)致密;與不添加氨基乙酸所形成的氧化膜相比,添加了氨基乙酸形成的陽極氧化膜的自腐蝕電位正移,自腐蝕電流變小;當氨基乙酸加入量為7.5g/l時氧化膜的耐蝕性最優(yōu),自腐蝕電流密度為1.18×10-7a/cm2。

采用電壓-時間曲線、全浸腐蝕實驗、極化曲線法、x射線衍射法(xrd)、掃描電鏡(sem)和能量色散譜儀(eds)等方法研究了az91d鎂合金在含不同濃度氫氧化鈉溶液中的陽極氧化行為和膜層的成分、結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,在本研究給定工藝中,az91d鎂合金的陽極氧化過程可分為三個階段:電火花出現(xiàn)之前的致密層生成階段,少量小電火花出現(xiàn)的多孔層生成階段,出現(xiàn)較大電火花的多孔膜層穩(wěn)定生長階段。陽極氧化過程中,隨著naoh濃度的升高,出現(xiàn)電火花的時間縮短,出現(xiàn)電火花的電壓值降低,陽極氧化膜表面的顆粒變小、孔隙率減小,膜層厚度減小;陽極氧化膜的主要組成是mgo,并含有少量的mg3b2o6;naoh濃度對陽極氧化膜耐蝕性影響較大,當naoh濃度為40g/l時,膜層的耐蝕性能最好。

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。

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。當電流密度為1.5a/dm2時,陽極氧化膜的致密性和耐蝕性最好。

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,通過對三種變形鎂合金陽極氧化試驗的對比,找出合金元素al對陽極氧化各種指標的影響。

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。

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。

在堿性硅硼電解液體系中對az31鎂合金進行電化學陽極氧化成膜處理,用掃描電鏡觀察氧化膜微觀形貌,用電化學交流阻抗和tafel極化曲線測試表征陽極氧化膜的耐腐蝕性能。結(jié)果表明,在較小的電流密度下所得陽極氧化膜顆粒細密,但是短時間內(nèi)氧化膜對鎂合金基底覆蓋不完整;在過高的電流密度下所得氧化膜會出現(xiàn)較多的孔洞。這兩種結(jié)構(gòu)形態(tài)均不利于提高陽極氧化膜的耐蝕性能。在20ma/cm2下處理10min所得的氧化膜具有完整的形態(tài)和最好的耐蝕性能。

以nh4h2po4、naf和naoh組成基礎電解液,采用有機胺作為抑弧劑,對az91d鎂合金高壓陽極氧化過程進行了研究。結(jié)果表明:有機胺對鎂合金的陽極氧化有著顯著的抑弧效應,可使鎂合金的陽極火花放電電壓提高50～80v。在抑制陽極發(fā)生弧光放電的狀態(tài)下,鎂合金表面可以沉積一層致密、具有較高硬度和優(yōu)良耐蝕性能的氧化膜層。分析了有機胺對氧化膜層性能和表面形貌的影響以及不同有機胺在鎂合金陽極氧化過程中的抑弧能力,并初步探討了有機胺在鎂合金陽極氧化過程中的抑弧機理。

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。

1前言海水電池是儲備電池,使用前于式儲存。當海水一進人電池,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?；顫姷?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

在既定的基礎電解液和實驗參數(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。

采用陽極氧化工藝對az91d鎂合金進行表面處理,利用電化學阻抗譜(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期和在孔蝕發(fā)展期的電化學阻抗譜圖。結(jié)果表明:在孔蝕誘導期,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,彌散效應指數(shù)np值基本不變,而阻擋層的電容yb和彌散效應指數(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,彌散效應指數(shù)n1和蝕孔內(nèi)的反應電阻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及彌散效應指數(shù)n2無明顯的規(guī)律性。

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)。

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)應用。