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.     

丙三醇对镁合金微弧氧化过程及膜层的影响

镁合金微弧氧化膜的厚度与电解液的浓度成正比关系,但电解液太浓,氧化膜层将会出现许多问题,最终影响使用.在硅酸盐电解液中添加丙三醇溶液,研究了其对镁合金AZ91D微弧氧化过程及所获膜层的厚度、表面形貌与相组成的影响.结果表明:电解液中加入丙三醇能够有效地抑制尖端剧烈放电现象,稳定微弧氧化过程,改善膜层性能;随着丙三醇含量的增加,氧化膜层厚度逐渐降低;添加丙三醇能使氧化膜层表面孔洞变小,微裂纹数量减少,膜层外观质量得到极大的改善;丙三醇对陶瓷层相组成无明显影响,但MgO含量增加,Mg2SiO4的含量则有所降低.     

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。     

不同体系中镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性研究

在磷酸盐和硅酸盐电解液体系中对MB8镁合金进行了微弧氧化处理,采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)及电化学阻抗测试方法,分析了各膜层的厚度、微观形貌、相组成及耐蚀性能.结果表明:相同条件下不同体系中膜层的生长速率不同,形成膜层的微观形貌及相关成分也大不相同.通过比较微孤氧化前后镁合金的交流阻抗发现,维护氧化处理后MB8镁合金的耐蚀性得到了明显改善.     

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.     

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.     

工艺条件对镁合金微弧氧化的影响

在含有Na2SiO3、NaF、甘油及KOH的电解液中以恒电流方式对AZ31B镁合金进行微弧氧化处理,研究了电解液组分、浓度、电流密度及氧化处理时间等对微弧氧化过程及膜层性能的影响．研究表明：随着电解质浓度的增加,起火时间、起火电压基本呈下降趋势,氧化膜厚度呈增长趋势;过量的NaF会抑制放电;甘油的存在可稳定电解液,抑制尖端放电,使膜层的厚度降低;电流密度的增加可以降低起火时间,增加氧化膜的厚度,对放电电压没有明显影响;随着氧化处理时间的延长,氧化膜的厚度不断增长．     

镁合金微弧氧化绿色陶瓷膜的制备

为了开发更多颜色的微弧氧化陶瓷膜层,通过试验在AZ91D镁合金表面制备出了绿色陶瓷膜层,分别研究了着色盐K2Cr2O7添加量为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4g/L时和微弧氧化时间为5,10,20,30,40 min时对陶瓷膜的影响规律.结果表明:在10 g/L NaAlO2、1 g/L K2Cr2O7、少量NaOH和H2O2的电解液中进行微弧氧化着色反应,可以得到颜色均匀、致密性较好的绿色陶瓷膜层;陶瓷膜颜色的深浅可以通过微孤氧化时间来控制,微弧氧化时间越长,所得到的膜层颜色越深.绿色氧化膜的成分主要由MgO、Al2O3和MgCr2O4组成,其中MgCr2O4是使膜层产生颜色的物质.     

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。     

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。     

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。     

正脉冲占空比对ZK60镁合金微弧氧化陶瓷膜的影响

占空比是影响微弧氧化过程和微弧氧化膜结构与性能的重要因素之一。研究了恒定的电流密度、频率、微弧氧化时间下,正占空比对ZK60镁合金微弧氧化电压和氧化膜结构与耐腐蚀性能的影响。结果表明:正占空比对ZK60镁合金微弧氧化起弧电压和起弧时间的影响较小,微弧氧化终电压随正占空比的增大而增大;正占空比增加,促进了镁合金与溶液的反应,在相同微弧氧化时间内形成的陶瓷膜厚度逐渐增加,镁合金耐腐蚀性能提高,但在正占空比达到50%后,提高正占空比不能提高镁合金的耐腐蚀性能,甚至会使其降低。     

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.     

微弧氧化时间对AZ61镁合金陶瓷膜形貌及性能的影响

用现有的微弧氧化方法制备的镁合金陶瓷膜厚度有限,且属于多孔结构。采用电流密度0.4 A/dm2,在AZ61镁合金表面制备了陶瓷膜;研究了不同微弧氧化时间(30,50,70,90,120,160 m in)对陶瓷膜微观性能的影响。结果表明:在电流密度一定的条件下,处理时间对陶瓷膜微观组织和性能有着较大的影响,随氧化时间延长,阳极电压、陶瓷膜厚度和粗糙度增大;孔隙率先增大后减小,最大值出现在70 m in时,陶瓷膜表面熔融物颗粒和孔隙尺寸增大且分布不均;50 m in时陶瓷膜耐蚀性最好。     

铝合金A356微弧氧化电解液配方的优化

利用扫描电镜（SEM）、表面粗糙度测量仪等分析手段,研究了铝合金A356微弧氧化电解液配方对膜层性能的影响规律,优化了电解液配方：主电解质NaOH的质量浓度为4g／L及Na2SiO3的质量浓度为14g／L,添加剂KF的质量浓度为6g／L。KF对膜层性能有很大的改善,随着KF的加入,耐蚀时间从28．7min增大至36min,粗糙度从0．9μm减少到0．55μm。     

电压对镁合金微弧氧化膜组织及耐蚀性的影响

由于镁合金耐蚀性差,其应用受到了限制.采用 SEM-EDS,XRD等表面分析技术研究了不同电压对MB5镁合金微弧氧化膜表面形貌、相结构与成分的影响,并用电化学测试方法考察了氧化膜层的耐腐蚀性能.结果表明:处理电压对微弧氧化膜层的微观组织结构、成分有显著影响,而微弧氧化膜层的微观组织结构与成分又直接影响其耐蚀性.在120～200 V下进行微弧氧化,160 V时试样耐蚀性最好.镁合金微弧氧化膜由α-MgF2,MgO,Mg2SiO4和MgAl2O4等含硅或铝的尖晶石型氧化物组成,随着氧化处理电压的增加,MgO的含量明显增加.微弧氧化时出现氧化膜微区熔化,溶液离子与基体合金都参与了微弧区物理化学反应.     

AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层表面Mg(OH)2膜层的制备及耐蚀性

采用不同浓度的NaOH溶液对AZ31镁合金微弧氧化(Micro-arc oxidation, MAO)陶瓷层进行水热处理, 研究了水热溶液浓度对MAO陶瓷层组织结构及耐蚀性能的影响, 探讨了水热成膜及膜层的腐蚀机理。研究结果表明：水热处理过程中MAO陶瓷层表面的MgO部分溶解, 释放出的Mg ²⁺与水热溶液中的OH ^-结合形成Mg(OH)₂纳米片沉淀在陶瓷层表面及孔洞内。随着水热溶液中NaOH浓度的增加, 水热处理过程中形成的Mg(OH)₂将MAO陶瓷层表面的孔洞及裂纹等固有缺陷闭合, 提高了膜层的致密性。电化学实验结果表明, MAO及水热复合处理所制备的Mg(OH)₂/MAO复合膜层比单一MAO陶瓷层具有更好的耐蚀性, 而且随着NaOH浓度的提高, Mg(OH)₂/MAO复合膜层的耐蚀性增强; 浸泡实验结果表明Mg(OH)₂/MAO复合膜层能为镁合金基体提供长久的腐蚀防护保护能力。