镁合金微弧氧化动力学影响因素

为了探讨镁合金微弧氧化的动力学影响因素,研究了氧化电压、氧化电流、电解液等对膜层生长的影响,发现这几个因素都是膜层生长的关键因素,在我们的工艺条件下,电流密度范围在0.2～0.3A/cm2之间能获得较好的膜层.     

镁合金微弧氧化过程中的成膜规律

镁合金微弧氧化膜层的生长按一定的成膜规律进行.从氧化过程中样品各部分尺寸的变化中发现,氧化前期是以向基体外生长为主,而后期则以向基体内生长为主.用ICP-AES仪器研究了基体中的合金元素向溶液中迁移规律.并估算了薄膜生长前期的各种料子运动情况,认为微弧氧化前期膜层的生长速度受电解液中的传质速度所控制.而薄膜生长后期则由扩散方程所控制,其中氧离子的扩散至为关键.     

镁合金微弧氧化膜层的组织分布

研究了镁合金微弧氧化膜层的组织分布情况。在碱性电解液(NaH2PO4/Na2SiO3/NaAlO2:5～20g/L,NaOH:1～5g/L,KF:5～8g/L,Na3C6H5O7:0.5～2g/L,EDTA:0.5～2g/L)中,以AZ91镁合金为基体制备出微弧氧化陶瓷薄膜,制备时采用恒电流控制模式,电流密度为20A/dm2;采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜和X-ray衍射仪(XRD)研究了氧化薄膜的微观组织结构。发现:(1)在所研究的3种电解液体系中,选用硅酸盐电解液制备的膜层具有较好的组织形貌;(2)氧化膜的两层结构中,致密层占整个膜层厚度的绝大部分,大约在75%～85%之间;(3)电解液中的成膜元素如Si、Al、P主要分布在膜层的表面层中,致密层则主要由Mg、O两种元素构成;相应的物相构成中,MgSiO3、MgAl2O4或Mg3(PO4)2主要分布在表面层中,致密层则主要由MgO构成。     

AZ51镁合金交流微弧氧化膜层厚度的研究

在氢氧化钾和氟化钾组成的电解液中,采用交流微弧氧化处理技术对AZ51镁合金进行表面处理.研究了处理参数对陶瓷氧化膜层厚度的影响,确定了膜层的组织构成.结果表明:KOH浓度在300~400 g/L时,膜层厚度几乎随着KOH浓度的增加呈线性增长;KF浓度在400~1 000 g/L,膜层厚度增加最快;电压处于50~80 V时,能够促进膜层的快速生长;当电解液温度在20~70℃,随着电解液温度的升高,膜层厚度逐渐增加;膜层厚度随处理时间延长快速增长,超过100 s后趋于平缓.膜层主要由氟化镁和氧化镁组成,致密膜层的最大平均厚度约为30μm,膜层厚度超过30μm后,膜层将出现"沙化层".     

镁合金微弧氧化表面层多孔结构的形成机制

为了探索镁合金微弧氧化表面层多孔结构的形成机制,首先在硅酸盐碱性电解液:5～30g/LNaL2SiO3,1～5 g/L NaOH,5～8g/L KF,0.5～2.0 g/L Na3C6H5O7,0.5～2.0 g/L EDTA中,以AZ91镁合金为基体制备出微弧氧化陶瓷膜,采用恒电流控制模式,电流密度为20～50 A/dm2.然后通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察膜层的表面和横断面结构.结果发现,表面微孔有两种形态,一种呈蜂窝状结构,另一种呈豆瓣状突起结构;同时还观察到了这种孔的形成和衍化过程,其中包括微孔的形成、生长、联接、合并和嵌套等过程.从而得到如下结论:镁合金表面多孔层的形成是一种层进生长模式;镁合金微弧氧化中微孔的萌生是按"气体喷射"机制进行,而孔的发展是按"蜂巢衍进"模式进行.     

AM60B镁合金微弧氧化膜层的结构与性能研究

为了提高镁合金的耐腐蚀性能,用微弧氧化方法在AM60B镁合金表面生成了氧化物膜层.利用扫描电镜、X射线衍射分析了膜层的形貌、结构和组成.研究表明,氧化膜可分为两层,外层疏松多孔,内层结构致密,膜层主要由MgO、Mg2SiO4和少量MgAl2O4相组成,从外层到内层,Mg2SiO4相含量减少,MgO相含量增大.与镁合金基体相比,氧化物膜层表面硬度提高7～8倍. 在质量分数为3.5%NaCl溶液中的动电位极化测试表明,微弧氧化处理使镁合金的耐蚀性能得到了明显提高.     

ZM6铸造镁合金微弧氧化膜层性能研究

针对ZM6铸造镁合金,为获得综合性能优异的陶瓷膜层,在硅酸钠和氢氧化钠的碱性溶液中,用双向脉冲电源进行微弧氧化处理。采用环境扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)研究陶瓷膜层微观形貌及组成,采用拉伸法、中性盐雾试验、轴向加载疲劳试验等方法研究附着力、耐蚀性及疲劳性能等。结果表明:陶瓷膜层大致由表层疏松层、中间致密层以及内部过渡层组成,表层疏松多孔,过渡层与基体紧密结合。陶瓷层与基体结合好,附着力大于50MPa;微弧氧化处理后,大幅度提高合金耐腐蚀性能,中性盐雾大于336h;陶瓷膜层使基体疲劳性能降低18%。     

AZ91D镁合金热处理与微弧氧化的交互作用

随着AZ91D镁合金微弧氧化反应的进行,膜层逐渐增厚,膜层表面的喷射孔洞和喷射沉积物粗大化,膜层表面粗糙度增大.微弧氧化反应时膜层内部的应力集中会使膜层萌生微裂纹.对基体进行固溶处理后可以改善其微弧氧化膜层中微裂纹的数量和形态以及膜层表面的粗糙度,并能提高微弧氧化膜层的生长速率,同时降低微弧氧化过程的能耗.时效处理会使微弧氧化膜层中的残余应力得以释放,微弧氧化膜的形貌没有发生明显改变,即膜层表面的微裂纹在数量和形态上仍好于未经热处理基体膜层.微弧氧化处理不会引起基体组织的显著变化.在硅酸盐溶液体系中,AZ91D镁合金表面参与微弧氧化反应的Al比Mg少得多,同时还伴随着一个溶液中的Si向镁合金基体内部渗透的过程.     

镁合金微弧氧化着色膜研究

镁合金在电子工业中的快速发展对装饰性能提出了更高的要求.主要研究了如何在微弧氧化的同时进行氧化着色.膜层制备选取的基材为AZ91,电解溶液由硅酸盐为主的碱性溶液组成,配方为:Na2SiO3 5～30g/L,KMnO4 1～20g/L,NaOH 1～5g/L,KF 5～8g/L,Na3 C6H5O70.5～2g/L,EDTA 0.5～2g/L.在电解液中添加着色盐KMnO4,形成了颜色各异的黄色陶瓷膜层.研究发现,膜层呈现出黄色主要是由于在膜层中生成了Mg6MnO8相,该物相在氧化膜中含量不同和分布差异将导致样品颜色深浅不同.     

镁合金微弧氧化及后续涂装耐盐雾腐蚀的研究

对AZ91D镁合金进行微弧氧化处理,并在其基础上进行不同的后续表面处理,通过中性盐雾试验分析比较了几组表面处理结合方法对镁合金耐腐蚀性能的影响.结果表明:微弧氧化陶瓷层与电泳漆膜相结合的防护体系耐腐蚀性能最好.这与微弧氧化膜改善了镁合金表面的显微结构从而与有机涂层有良好的吸附和嵌合作用的特点有关.采用微弧氧化及合理的后续处理工艺完全可以满足高耐腐蚀性的要求.