氫氧化鈉濃度對鎂合金陽極氧化的影響

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。

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。

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(xué)交流阻抗譜(eis)等電化學(xué)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。

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。

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。

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。

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。

以nh4h2po4、naf和naoh組成基礎(chǔ)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(yīng),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。

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

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。

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。

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。

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。

陽極氧化以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的微弧氧化是改善鋁、鎂合金表面性能的有效方法,但是能耗高、處理效率低,在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用受到限制。由于氧化過程中存在金屬陽極溶解、已生成氧化膜的化學(xué)溶解和氧氣析出,使電流效率低于100%。本文綜述了測定電流效率的6種方法,同時比較了它們的優(yōu)缺點。

為了提高鎂合金的耐蝕性能,采用掃描電鏡(sem)、電化學(xué)測試和鹽霧試驗等技術(shù),對不同陽極氧化液中得到的鎂合金az91d陽極氧化膜層的微觀結(jié)構(gòu)及其耐蝕性能進行了評價.所有工藝采用交流電源、氧化液無氟、鉻和無磷,有利環(huán)境保護.先后對外加交流電壓、na2sio3濃度、naalo2濃度,以及na2sio3和naalo2的協(xié)同作用對膜層腐蝕性能的影響規(guī)律進行了考察.結(jié)果表明,外加電壓和氧化液組成對氧化膜的微觀結(jié)構(gòu)及其性能有著至關(guān)重要的影響.在堿性溶液中,naalo2和na2sio3的協(xié)同作用下,得到的陽極氧化膜的綜合耐蝕性能優(yōu)異,自腐蝕電流密度達到1.87×10-7a/cm2,耐中性鹽霧大于500h(氧化膜未封孔).

為了改進鎂合金的耐蝕性,促進其進一步應(yīng)用,用優(yōu)化工藝在az31鎂合金表面制得了具有良好耐點蝕性能的陽極氧化膜,采用正交設(shè)計方法分析研究了電解液組分對鎂合金氧化成膜及抗蝕性的影響,獲得最優(yōu)工藝參數(shù)為:45g/lnaoh,80g/lna2sio3,5g/l檸檬酸鈉,40ml/l添加劑d(一種有機緩蝕劑);氧化溫度10～30℃,時間10～40min,電流密度1～20ma/cm2,陰陽極面積比2∶6。用該優(yōu)化工藝在az31鎂合金表面生成的氧化膜具有良好的耐點蝕性能,經(jīng)浸泡耐蝕試驗評定為9級。

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。

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)、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極化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:在本文給定工藝中,az91d鎂合金的陽極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,隨著陽極氧化溶液na2sio3濃度的升高,出現(xiàn)電火花的時間縮短,出現(xiàn)電火花時的電壓值降低;陽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.硅酸鈉濃度對陽極化膜的耐蝕性影響較大,當硅酸鈉濃度為120g/l時,膜層耐蝕性能最好.

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)。

化學(xué)品安全技術(shù)說明書 第一部分化學(xué)品及企業(yè)標識 化學(xué)品中文名稱：氫氧化鈉 化學(xué)品英文名稱：sodiunhydroxide 企業(yè)名稱：貴州金宏化工有限責(zé)任公司 地址：貴州省安龍縣新橋鎮(zhèn)火蒙 郵編：552401 電子郵件地址：chenguowen1220@163.com 傳真號碼：0859-2295002 企業(yè)應(yīng)急電話：0859-2295110 安全技術(shù)說明書編號：813登記號： 編制日期：2009-3-20 國家應(yīng)急電話： 第二部分成分/組成信息 純品□√混合物□ 有害物成分濃度casno. 氯≥99.5%1310-73-2 第三部分危險性概述 危險性類別： 侵入途徑： 健康危害：本品有強烈刺激和腐蝕性。粉塵刺激眼和呼吸道，腐蝕鼻 中隔；皮膚和眼直接接觸可引起灼傷；誤服可造成消化道灼傷，粘膜