檸檬酸鈉對(duì)AZ31鎂合金陽(yáng)極氧化膜耐蝕性的影響

通過(guò)掃描電鏡、鹽水浸漬實(shí)驗(yàn)和動(dòng)電位極化曲線,表征了在添加不同體積濃度的過(guò)氧化氫的堿性電解液中形成的az31鎂合金陽(yáng)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(guò)氧化氫對(duì)氧化膜的表面形貌及耐蝕性存在影響。當(dāng)過(guò)氧化氫的體積濃度為6ml/l時(shí),制得的氧化膜耐蝕性最佳。添加過(guò)氧化氫提高了膜層的耐蝕性,但氧化膜耐蝕性的提高與過(guò)氧化氫的體積濃度不成正比。

在堿性硅硼電解液體系中對(duì)az31鎂合金進(jìn)行電化學(xué)陽(yáng)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(xué)交流阻抗和tafel極化曲線測(cè)試表征陽(yáng)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(yáng)極氧化膜顆粒細(xì)密,但是短時(shí)間內(nèi)氧化膜對(duì)鎂合金基底覆蓋不完整;在過(guò)高的電流密度下所得氧化膜會(huì)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(yáng)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。

在100g.l-1硼酸鹽,50g.l-1鋁酸鹽,30g.l-1氫氧化物,恒壓50v,陽(yáng)極氧化時(shí)間10min的陽(yáng)極氧化工藝中,制備ad91鎂合金陽(yáng)極氧化膜。研究熱水封孔前后陽(yáng)極氧化膜層的微觀結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能。通過(guò)掃描電鏡(sem)和極化曲線分別研究了ad91鎂合金陽(yáng)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(shí)間為10min時(shí),氧化膜層均勻、致密,孔徑明顯減小;此時(shí)陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性也達(dá)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。

采用電壓-時(shí)間曲線、全浸腐蝕實(shí)驗(yàn)、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(yáng)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(yáng)極氧化過(guò)程可分為三個(gè)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(zhǎng)階段。陽(yáng)極氧化過(guò)程中,隨著naoh濃度的升高,出現(xiàn)電火花的時(shí)間縮短,出現(xiàn)電火花的電壓值降低,陽(yáng)極氧化膜表面的顆粒變小、孔隙率減小,膜層厚度減小;陽(yáng)極氧化膜的主要組成是mgo,并含有少量的mg3b2o6;naoh濃度對(duì)陽(yáng)極氧化膜耐蝕性影響較大,當(dāng)naoh濃度為40g/l時(shí),膜層的耐蝕性能最好。

為了提高環(huán)保型陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性,以氨基乙酸為添加劑,制取鎂合金陽(yáng)極氧化膜。用掃描電子顯微鏡(sem)和金相顯微鏡(om)觀察陽(yáng)極氧化膜的表面及截面形貌,采用極化曲線(tafel)和電化學(xué)交流阻抗譜(eis)等電化學(xué)方法,檢測(cè)和評(píng)價(jià)了鎂合金陽(yáng)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(yáng)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(yáng)極氧化膜的自腐蝕電位正移,自腐蝕電流變小;當(dāng)氨基乙酸加入量為7.5g/l時(shí)氧化膜的耐蝕性最優(yōu),自腐蝕電流密度為1.18×10-7a/cm2。

利用正交試驗(yàn)確定了陽(yáng)極氧化電解液配方,通過(guò)比較鑄造態(tài)和加工態(tài)az40鎂合金金相組織、陽(yáng)極氧化膜表面形貌、極化曲線,解釋加工狀態(tài)對(duì)az40鎂合金陽(yáng)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(yáng)極氧化,使膜層結(jié)合更致密,表面幾乎沒(méi)有裂紋,對(duì)基體更具有保護(hù)性。

研究了脈沖頻率對(duì)陽(yáng)極氧化膜耐蝕性的影響。采用掃描電鏡(sem)觀察陽(yáng)極氧化膜的微觀形貌和厚度變化,采用動(dòng)電位極化曲線測(cè)量方法和中性鹽霧試驗(yàn)評(píng)價(jià)了氧化膜耐腐蝕性。結(jié)果表明,陽(yáng)極氧化膜厚度隨脈沖頻率增大而增加,在1300hz以下時(shí)耐蝕性隨頻率增大而增加,1000hz時(shí)耐蝕性最好,當(dāng)頻率達(dá)到1300hz時(shí)氧化膜裂紋增多,耐蝕性下降。

研究了壓鑄鎂合金az91的陽(yáng)極氧化膜的工藝及其耐蝕性,探討了鎂合金表面陽(yáng)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(yáng)極氧化膜表面系氧化物的聚集,陽(yáng)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(duì)比,陽(yáng)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。

利用無(wú)鉻陽(yáng)極氧化技術(shù)在鎂-鋰合金表面生成了陽(yáng)極氧化膜,通過(guò)掃描電鏡、x射線衍射、極化曲線和電化學(xué)阻抗譜等測(cè)試技術(shù)對(duì)氧化膜進(jìn)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(duì)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(méi)有得到很大改善,仍然存在孔洞;當(dāng)植酸的質(zhì)量濃度達(dá)到10.0g/l時(shí),可得到表面光滑亮白、耐蝕性最好的陽(yáng)極氧化膜。

在由氨水、有機(jī)胺、na2sio3、na2b4o7和添加劑組成的電解液中,以恒電流方式對(duì)az91d鎂合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理,并研究了電解液各組分濃度對(duì)az91d鎂合金陽(yáng)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(duì)膜層硬度有不同程度的影響:有機(jī)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(duì)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(dá)400～500hv的氧化膜。

陽(yáng)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(duì)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(duì)陽(yáng)極氧化膜性能影響的研究進(jìn)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(shì)為更加智能化以及頻率越來(lái)越高。

采用na2sno3溶液對(duì)az31鎂合金陽(yáng)極氧化膜進(jìn)行封孔處理.研究了封孔溫度對(duì)封孔效果的影響.結(jié)果表明:當(dāng)封孔溫度為80℃時(shí),陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性較好.陽(yáng)極氧化膜表面除了存在大量的sno2,還有少量單質(zhì)sn存在.

采用電壓-時(shí)間曲線、全浸腐蝕實(shí)驗(yàn)、極化曲線法、x射線衍射法(xrd)、掃描電鏡(sem)、能量色散譜儀(eds)和x射線光電子能譜法(xps)等方法研究了az91d鎂合金在含不同濃度硅酸鈉的陽(yáng)極化溶液中的陽(yáng)極氧化行為和膜層的成分、結(jié)構(gòu).結(jié)果表明:在本文給定工藝中,az91d鎂合金的陽(yáng)極化過(guò)程可分為三個(gè)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(zhǎng)階段.陽(yáng)極氧化過(guò)程中,隨著陽(yáng)極氧化溶液na2sio3濃度的升高,出現(xiàn)電火花的時(shí)間縮短,出現(xiàn)電火花時(shí)的電壓值降低;陽(yáng)極化膜的顆粒度變大甚至膜層出現(xiàn)裂紋,膜層厚度基本不變.陽(yáng)極化膜層中主要含有mg2+、o2-、si4+和b3+,主要相結(jié)構(gòu)為mgo、mgsio3和mg3b2o6.硅酸鈉濃度對(duì)陽(yáng)極化膜的耐蝕性影響較大,當(dāng)硅酸鈉濃度為120g/l時(shí),膜層耐蝕性能最好.

采用koh-na2sio3-na2b4o7-na2co3環(huán)保型電解液體系,研究了電流密度對(duì)az31b鎂合金陽(yáng)極氧化過(guò)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(yáng)極氧化過(guò)程中,根據(jù)電壓-時(shí)間曲線,陽(yáng)極氧化過(guò)程可分為電壓快速升高階段、電壓緩慢升高階段、電壓相對(duì)穩(wěn)定階段。隨著電流密度的增大,電壓-時(shí)間曲線的斜率增大,電壓明顯增大,點(diǎn)火時(shí)間縮短,但對(duì)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(shì)。當(dāng)電流密度為1.5a/dm2時(shí),陽(yáng)極氧化膜的致密性和耐蝕性最好。

采用正交試驗(yàn),開(kāi)發(fā)出一種新型環(huán)保鎂合金陽(yáng)極氧化的電解液配方,研究在此工藝下形成的陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性。采用edax、xrd、sem對(duì)陽(yáng)極氧化膜的成分、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)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(qiáng)。

采用電壓-時(shí)間曲線、全浸腐蝕實(shí)驗(yàn)、極化曲線法、x射線衍射法(xrd)、掃描電鏡(sem)、能量色散譜儀(eds)和x射線光電子能譜法(xps)等方法研究了az91d鎂合金在含不同濃度四硼酸鈉的陽(yáng)極化溶液中的陽(yáng)極氧化行為和膜層的成分、結(jié)構(gòu).結(jié)果表明:在文中給定工藝中,az91d鎂合金的陽(yáng)極化過(guò)程可分為3個(gè)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(zhǎng)階段.陽(yáng)極氧化過(guò)程中,隨著陽(yáng)極氧化溶液na2b4o7濃度的升高,出現(xiàn)電火花的時(shí)間延長(zhǎng),出現(xiàn)電火花時(shí)的電壓值升高;膜層厚度增加,膜層上的孔徑增大.陽(yáng)極化膜層中主要含有mg2+、o2-、si4+和b3+,主要相結(jié)構(gòu)為mgo、mgsio3和mg3b2o6.四硼酸鈉濃度對(duì)陽(yáng)極化膜的耐蝕性影響較大,當(dāng)四硼酸鈉濃度為160g/l時(shí),膜層耐蝕性能最好.

采用edax、xrd、sem對(duì)陽(yáng)極氧化膜的成分、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行研究,通過(guò)對(duì)三種變形鎂合金陽(yáng)極氧化試驗(yàn)的對(duì)比,找出合金元素al對(duì)陽(yáng)極氧化各種指標(biāo)的影響。

陽(yáng)極氧化處理是提高鎂合金耐腐蝕性能的有效方法。在陽(yáng)極氧化工藝中,電解液組成對(duì)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(lái)該領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)電解液組成的研究進(jìn)展,期望為鎂合金陽(yáng)極氧化工藝研究提供參考。

用交流穩(wěn)壓法和正交試驗(yàn)法對(duì)az40鎂合金進(jìn)行了陽(yáng)極氧化試驗(yàn),開(kāi)發(fā)出了一種新型環(huán)保型鎂合金陽(yáng)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(yáng)極氧化膜有良好的耐腐蝕性;經(jīng)過(guò)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)。

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(jìn)行陽(yáng)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(guò)對(duì)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(lái)探討溶膠粒子在成膜過(guò)程中的作用.結(jié)果表明:溶膠粒子的加入增大了陽(yáng)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(shí)硅溶膠粒子參與了陽(yáng)極氧化反應(yīng),其在高溫高壓的條件下與mgo生成了mg2sio4.

在鎂-鋰合金陽(yáng)極氧化中以氨基乙酸為添加劑制取氧化膜,并討論氨基乙酸對(duì)氧化膜結(jié)構(gòu)、形貌及性能的影響。利用x射線衍射儀(xrd)、掃描電子顯微鏡(sem)、無(wú)損渦流測(cè)厚儀、極化曲線(tafel)和電化學(xué)交流阻抗譜(eis)等分析了鎂-鋰合金基體和氧化膜的組成、表面形貌、厚度以及耐蝕性,并討論其耐蝕機(jī)理。結(jié)果表明:陽(yáng)極氧化膜主要由氧化鎂、氫氧化鎂和氫氧化鋰構(gòu)成;隨著氨基乙酸的質(zhì)量濃度的增加,陽(yáng)極氧化膜趨于平整、致密,孔洞均勻;添加氨基乙酸形成的陽(yáng)極氧化膜的自腐蝕電位正移,自腐蝕電流密度變小,當(dāng)其質(zhì)量濃度為6g/l時(shí),氧化膜耐蝕性最優(yōu),自腐蝕電流密度為1.12×10-7a/cm2;但當(dāng)氨基乙酸的質(zhì)量濃度過(guò)高時(shí),氧化膜耐蝕性反而下降。電化學(xué)阻抗譜對(duì)氧化膜耐蝕性變化規(guī)律的分析與極化曲線結(jié)果相一致。

自制dsp控制的開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng),實(shí)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(yáng)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(duì)陽(yáng)極氧化過(guò)程和氧化膜耐蝕性能的影響.