镁合金微弧氧化膜的微观结构及耐蚀性研究

通过自主研究的微弧氧化工艺在AZ9lD镁合金表面获得了表面质量良好的彩色陶瓷质氧化膜。利用EPMA-EDS、XRD等表面分析手段，研究了微弧氧化膜层的截面形貌和相结构，并采用NaCl溶液浸泡试验和中性盐雾试验考察了氧化膜的耐腐蚀性能。结果显示，氧化膜分成内外两层，外层为尖晶石型的Mg、Al的硅氧化合物陶瓷膜，具有坚硬的特点；内层为含少量硅的Mg、Al复合氧化物，与基体结合牢固，结构致密，形成了硬度和韧性的良好组合。氧化膜具有极佳的耐蚀性，性能优于铬酸盐阳极氧化膜。     

硫酸铜浓度对镁合金微弧氧化膜层热控性能的影响

为了提高镁合金的热防护性能,在硅酸盐、磷酸盐、铝酸盐等电解液体系中引入硫酸铜,采用微弧氧化技术在MB15镁合金表面制备微弧氧化膜层。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和CIE颜色系统研究了电解液中硫酸铜浓度对涂层的色度、厚度、粗糙度和热控性能的影响。结果表明:微弧氧化膜层微观上具备典型的多孔结构,铝酸盐涂层主要由MgAl_2O_4晶相组成,硅酸盐涂层主要由MgO晶相和Mg_2SiO_4晶相组成,磷酸盐涂层主要由MgO晶相组成,而各膜层中的Cu元素均以非晶相形式存在;随着硫酸铜浓度增加,3种体系制备的膜层表面颜色均向黑色过渡,微孔数量增多;硅酸盐体系和磷酸盐体系中制备的微弧氧化膜层具有高吸收率和高发射率等特点,而铝酸盐体系中制备的微弧氧化膜层具有高吸收率和低发射率的特点。     

镁合金蓝色微弧氧化膜的制备及其耐蚀性能

过去,将微孤氧化着色用于材料装饰的研究较少。采用微孤氧化技术在ZM5镁合金表面制备了蓝色的微弧氧化层,研究了主盐Na2SiO3、着色剂CoSO4浓度和氧化时间对蓝色膜层的影响。结果表明：在70g／LNa2SiO3,2g／LCoSO4,电压440V,氧化时间20min条件下,能够获得膜层厚度为82μm的致密蓝色微弧氧化膜...     

镁合金无铬微弧氧化新工艺

利用正交试验对MB2镁合金无铬、磷、镁微弧氧化成膜工艺进行了研究,同时利用表面分析技术,分析了氧化膜层的显微硬度、截面形貌和相结构,采用动电位扫描法考察了氧化膜的耐腐蚀性能.研究的最佳工艺条件为:30 g/L KOH,45g/L Al(OH)3,2 g/L K2SiO3,2g/L添加剂M,电流密度65 mA/cm2,温度45℃.该微弧氧化新工艺能在镁合金上形成银灰色的氧化膜层,其显微硬度值及耐腐蚀性远优于传统含铬工艺DOW17所形成的膜层;微弧氧化膜主要由MgO,MgAl2O4,Al2O3组成,具有多孔结构,孔径较为均匀,分为内外两层,外层为疏松层,内层为与基体结合牢固的致密层;在成膜过程中,电解液的铝盐浓度和微弧氧化电流密度是影响性能的主要因素.     

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.     

AZ91D镁合金恒功率微弧氧化膜的结构及耐蚀性能

目前,对镁合金表面恒功率微弧氧化的研究尚不够深入。在Na2Si O3-Na OH体系中,通过恒功率控制微弧氧化,在AZ91D镁合金表面获得了微弧氧化膜。分别利用SEM,EDS,XRD,硫酸铜点滴及Na Cl浸泡腐蚀等方法分析了微弧氧化膜的形貌、成分、结构及耐蚀性能。结果表明:恒功率制备的微弧氧化膜由Mg,O,Si,Al元素组成,其物相主要由Mg,Mg O,Mg2Si O4组成;在1~3 k W功率内,随着功率的增加,膜层表面微孔数量减少,孔径增大,在含Cl-溶液中的耐腐蚀性能变差;与恒压控制相比,恒功率控制使得镁合金微弧氧化初期在大电流下起弧,而后期是在高电压环境下进行,导致所形成的微弧氧化膜具有较少的微孔,但具有较大的孔径和较快的生长速度。     

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%。     

微弧氧化和阳极氧化处理镁合金的耐蚀性对比

通过电化学分析测量镁合金微弧氧化陶瓷层和阳极氧化陶瓷层的交流阻抗图谱，稳态电流／电位曲线，并对得出的交流阻抗值和腐蚀电流进行比较，结果表明，与阳极氧化处理比较，镁合金经营微弧氧化处理后交流阻抗值增大，腐蚀电流降低，微弧氧化陶瓷层特有的微观结构是其耐蚀性显著提高的主要原因。     

电流密度对MB8镁合金微弧氧化膜耐蚀性的影响

微弧氧化处理镁合金是一种有很大潜力的镁合金表面处理方法.采用碱性硅酸盐体系,讨论了电流密度(20,30,40,50 mA/cm2)对MB8镁合金表面微弧氧化膜耐蚀性能的影响,利用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)和电化学方法对膜层的表面形貌、相组成及动电位极化曲线进行了分析.结果表明:电流密度越大,膜层的生长速度越快,晶化程度越高,陶瓷层表面致密度下降,孔径增大,腐蚀电流密度先下降后上升,呈现出的熔融状态逐渐明显.因此可推断出膜层的耐蚀性能并不单由膜层的总厚度决定,还取决于膜层的致密程度,随着电流密度的升高呈先增大后减小的趋势.     

AZ31和稀土镁合金微弧氧化膜的对比研究

在相同的工艺参数下制备了AZ31和Mg 10Gd 2Y-0.4Zr稀土镁合金微弧氧化膜层.利用SEM、XRD和EDS对两种陶瓷膜层的组成、微观形貌和元素组成进行了表征;通过电化学测试和盐雾试验评价了两种陶瓷膜层的耐蚀性能;利用显微硬度仪研究了两种陶瓷膜的显微硬度.结果表明:两种陶瓷层的厚度、表面形貌和致密性相似;陶瓷膜由MgO和Mg2SiO4组成,其中MgO为主晶相;与AZ31镁合金陶瓷膜相比,稀土镁合金陶瓷膜中的MgO含量增多,Mg2SiO4含量减少;两种镁合金表面陶瓷化后的耐蚀性和硬度大大提高,AZ31镁合金陶瓷膜耐蚀性优于稀土镁合金陶瓷膜,稀土镁合金陶瓷膜的硬度高于AZ31镁合金陶瓷膜.     

溶液电导率对镁合金微弧氧化的影响

为了进一步说明溶液体系的作用机理、监控方法对参量的保护及微弧氧化的稳定性,在硅酸盐与磷酸盐溶液体系中,研究了MB8镁合金微弧氧化处理的起弧电压,所生成的陶瓷层厚度及孔隙率与溶液电导率的关系.用扫描电镜和盐雾腐蚀试验等方法,分析了不同电导率溶液中所生成的陶瓷层微观结构及耐蚀性.结果表明:随溶液电导率的增大,发生微弧氧化现象的起弧电压减小,微弧氧化陶瓷层厚度表现出近似线性增长,陶瓷层的孔隙率逐渐增大;陶瓷层的耐蚀性随电导率的增大表现出先增后减的变化趋势,在溶液电导率为5～6(Ω*m)-1 时,陶瓷层的耐蚀性最好.     

ZK61S镁合金微弧氧化膜层的结构及耐腐蚀性能

为了提高ZK61S镁合金的耐腐蚀性能,采用微弧氧化方法以不同电压(300,380,450 V)在ZK61S镁合金表面制备氧化膜并进行封孔处理。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析膜层的形貌、结构和组成;通过腐蚀电位试验、中性盐雾腐蚀试验及抗剥落腐蚀试验进行耐腐蚀性能考核。结果表明:微弧氧化呈现疏松多孔形态且均匀覆盖于基材表面,主要由Mg、MgO和Al_2Si_2O_5(OH)4相组成;微弧氧化处理后试样的腐蚀电位显著提升,且380 V所得微弧氧化试板的腐蚀电位达到-881.53 m V,经过408 h的中性盐雾腐蚀试验后的腐蚀速率为0.012g/(m~2·h),耐蚀性能比未进行表面处理的基材提高了88倍;经封孔处理的微弧氧化试板经过456 h的中性盐雾腐蚀试验后腐蚀速率降低到0.003 g/(m~2·h);封孔处理使微弧氧化膜的抗剥落腐蚀性能由微弧氧化后的EB级提升到EA级。     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的组织结构及耐腐蚀性能

为了提高镁合金的耐蚀性,采用氢氧化钠-六偏磷酸钠-醋酸钙电解液,利用微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面原位生长含有钙、磷的陶瓷膜,研究了醋酸钙浓度对陶瓷膜的厚度、表面粗糙度、形貌、成分、相组成及其在模拟体液中耐蚀性的影响。结果表明:陶瓷膜主要为MgO相,且含有Ca和P;膜层表面具有多孔结构;增加电解液中醋酸钙浓度,膜层变厚,粗糙度先增大后减小,Ca含量增多;陶瓷膜使镁合金的耐蚀性提高;电解液加入醋酸钙后,制得的膜层耐蚀性下降,含0.4 g/L醋酸钙的电解液制得的膜层的耐蚀性在含Ca膜层中最好。     

电解液组分浓度对ZK60镁合金微弧氧化膜的影响

采用酸性电解液微弧氧化,对环境有污染.为此,采用环保型的Na2SiO3-NaOH碱性电解液体系对ZK60镁合金进行了微弧氧化,研究了电解液组分浓度对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响.结果表明:电解液中NaOH浓度越低,微弧氧化膜层的耐蚀性越好,粗糙度越小,成膜越均匀;随着Na2SiO3浓度增加,微弧氧化膜厚度增加,腐蚀电流变小,耐蚀性提高.     

镁合金微弧氧化陶瓷膜的微观结构、相成分和耐腐蚀性能

为获得耐腐蚀性优良的镁合金表面膜层,在含5 g/L硅酸钠、2 g/L磷酸钠和1 g/L氢氧化钠的复合溶液中,用自制设备对AZ91D镁合金进行了微弧氧化.利用扫描电镜和X射线衍射分析了AZ91D 镁合金表面微弧氧化陶瓷膜的表面形貌、截面结构和相组成.结果表明:AZ91D 微弧氧化陶瓷膜由疏松层和致密层组成,疏松层陶瓷膜疏松,厚度较大,且存在一些孔洞;致密层陶瓷膜与基体金属结合紧密,陶瓷膜主要由MgO,Mg2SiO4,Mg3(PO4)2和MgAl2O4组成.在3.5%的NaCl溶液中,微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位为-1 390 mV,而镁合金基体的为-1 540 mV,表明经微弧氧化处理后AZ91D 镁合金的耐蚀性有较大提高.     

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.     

镁合金激光重熔后微弧氧化膜的微观组织和耐蚀性能

为了改善WE43镁合金的耐蚀性能,采用激光重熔(LSM)和微弧氧化(MAO)复合工艺对其表面进行了改性。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究了WE43镁合金及其激光重熔层、微弧氧化膜层和激光重熔-微弧氧化膜层的微观组织、表面形貌和物相;通过GAMARY-Reference 600电化学工作站研究了其腐蚀行为,重点研究了镁合金激光重熔后微弧氧化膜层的微观组织、成分和耐蚀性能。结果表明:激光重熔使WE43镁合金晶粒细化、网状的β-Mg41Nd5相均匀分布和表面稀土元素Y及Nd增加,有效地改善了其耐蚀性能;微弧氧化膜和激光重熔后的微弧氧化膜层都可以显著提高WE43镁合金的耐蚀性能,但后者优于前者。     

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.