乙醇胺添加剂对AZ91D镁合金表面磷化膜微观结构的影响研究

以锌系磷酸盐化学转化膜为研究体系,采用SEM,XRD分析方法及检测手段,研究乙醇胺(MEA)添加剂及其浓度对AZ91D镁合金锌系磷酸盐化学转化膜微观结构的影响.研究发现由于锌系磷化液中乙醇胺的添加:(1)改变了AZ91D镁合金锌系磷化膜晶体层的微观结构,促进了晶核的形成和晶粒细化,晶簇间隙中晶核的形成对晶体膜层完整性和致密度起着关键作用;(2)对(Zn_3(PO_4)_2·_4H_2O)晶体的取向有影响,有控制晶簇尺寸使磷化结晶组织更均匀的作用;(3)MEA在1.2g/L时磷化膜层平整致密、晶簇的尺寸均匀缺陷最少;(4)锌系磷化膜有两层结构:(Zn_3(PO_4)_2·_4H_2O)晶体外层和非晶态内层;(5)MEA的不同添加量对晶体层孔隙的影响有3种类型:表面浅孔(a型),晶簇间缝隙或微裂纹(b型),开放缺陷(c型).     

AZ91D镁合金锌系磷化膜成膜机理和生长过程的研究

以磷酸盐化学转化膜为研究体系,采用SEM、XRD、OCP等分析方法及检测手段,研究AZ91D镁合金系磷酸盐化学转化膜的成膜机理、膜层结构及生长过程。研究发现AZ91D镁合金在磷化液中成膜过程分5个阶段:初始成核(1～5s)、基体快速溶解(5～60s)、晶体快速生长(1～2min)、膜层稳态生长(2～10min)和膜层沉积溶解平衡阶段(10min以后)。AZ91D镁合金表面的磷酸盐晶核的形成并非在金属进入溶液的最初时刻一次形成,是分批形成。最先形成的晶核逐渐长大,新的晶核不断生成,磷酸盐晶粒对其表面的覆盖度逐渐增大,直至各个晶粒逐渐长大相互接界,将其表面完全覆盖,结晶过程结束。晶核的形成未优先发生在基体金属的晶界上,随着晶核的生长和外延而形成磷化膜。     

陈化对AZ91D镁合金上磷化膜的影响及磷化膜退化机制的研究

以磷酸盐化学转化膜为研究体系,采用交流阻抗(EIS)及红外(FT-IR)分析方法及检测手段,研究陈化时间对AZ91D镁合金磷化膜性能的影响及磷化膜的腐蚀退化机制.研究发现(1) EIS图谱和FT-IR图谱对比结果表明陈化时间对AZ91D磷化膜层性能有影响,磷化膜经陈化72h后更稳定.(2)磷化试样在硼酸缓冲液中浸泡实验的EIS测试表明,磷化膜的腐蚀退化机制分3个阶段:浸泡初期,中期和后期.浸泡初期(5～10h),电解质缓慢向磷化膜渗入,且有少量电解质浸入内层界面;浸泡中期(30～70h),随着内层界面腐蚀反应的发生,腐蚀产物开始对外层晶体层产生破坏作用,使缺陷扩大,导致电解质开始大量进入到内层界面;浸泡后期(80～120h),内层腐蚀反应达到平衡,膜层电阻等各项参数不再改变.     

AZ91D镁合金表面无铬转化膜/杂化复合涂层的耐蚀性能

溶胶凝胶法制备的涂层性能优良,采用溶胶凝胶法、以正硅酸乙酯为主制备性能优良的涂层技术已很成熟,但用于镁合金的防护鲜有报道。为了提高AZ91D镁合金的耐蚀性能,先在其表面制备了无铬钼酸盐转化膜,然后采用有机/无机杂化溶胶凝胶的方法在转化膜表面制备杂化涂层,从而得到转化膜/杂化复合涂层。对复合涂层进行了红外光谱分析,并用扫描电镜(SEM)观察了其微观形貌,同时也对其进行了极化曲线和电化学阻抗谱分析。结果表明:二氧化硅和有机硅氧键通过溶胶凝胶反应,无机和有机间呈网络结构穿插在一起;复合涂层表面平整均匀,无开裂现象;转化膜层和转化膜/杂化复合涂层都可提高镁合金的耐蚀性,但后者的效果更加明显。     

AZ91D镁合金阻尼性能的研究

利用动态机械分析仪(DMA)研究了热处理工艺对商业AZ91D镁合金阻尼性能的影响规律.研究结果表明热处理对AZ91 D镁合金的阻尼性能有较明显的影响.时效处理态AZ91D镁合金的临界脱钉应变振幅小于固溶处理态.当应变振幅大于临界应变振幅,合金的阻尼值迅速升高.随着测试温度的升高,合金的阻尼值升高,在临界温度之前以位错阻尼机制为主,当温度超过临界温度则以晶界滑动为主要阻尼机制.     

AZ91D镁合金表面钙系磷酸盐膜层的制备及其耐蚀性

为了降低AZ91D镁合金活泼的化学性质,使其成为耐蚀性更好的医用金属材料,在不同pH值及反应温度等条件下对AZ91D镁合金进行钝化,观察了不同条件下制备的膜层的表面形貌、元素构成,并测试了其电化学性质,研究了磷化的pH值和温度对磷化膜性能的影响。结果表明:磷化液的温度及pH值对磷化膜性能有重要影响,当pH值为2.8,温度为40℃时,制备的磷化膜为针状鳞片、尺寸均一,膜层覆盖最为致密细腻,表面膜层中主要生成了CaHPO_4·2H_2O化合物,即DCPD,还有少量Ca_3(PO_4)_2,膜层在AZ91D表面形成了稳定的钝化层,有效降低了其化学活泼性,大幅提高了其耐蚀性。     

AZ91D压铸镁合金表面硅烷膜固化工艺的优化

为了进一步改善AZ91D压铸镁合金表面硅烷膜的耐蚀性能,将其在γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)溶液中进行浸渍.采用正交试验并结合单因素试验优选了硅烷成膜的主要固化工艺参数,包括固化温度与固化时间;通过中性盐雾试验(NSS)考察了优化工艺条件下所得硅烷膜的耐蚀性能,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了硅烷膜的表面微观形貌和成分.结果表明:固化温度对AZ91D压铸镁合金表面KH-550硅烷膜耐蚀性的影响更加显著,最佳固化工艺参数为固化温度120℃,固化时间60 min;以最佳固化工艺制备的KH-550硅烷膜中C,N,Si,O等元素的含量明显增加,膜层较厚且呈现均匀、致密的网状,对镁合金基体的防护能力大幅优于自然干燥条件下获得的硅烷膜.     

单宁酸对镁合金锆酸盐转化膜耐蚀性能的影响

在钒锆体系基础上添加单宁酸可提高AZ91D镁合金表面锆酸盐转化膜的耐蚀性能,目前研究较少。采用单因素试验的方法,研究单宁酸浓度对转化膜的影响;通过盐雾试验、电化学测试来检测膜层的耐蚀性能;利用扫描电镜(SEM)以及能谱(EDS)分析转化膜的微观形貌和成分变化。结果表明:单宁酸的浓度在0.3~0.5 g/L之间时,膜层晶粒较为细致,膜层均匀,阻抗值弧明显大于其他浓度时的阻抗弧,腐蚀电流密度达2.256×10-5A/cm~2,耐盐雾时间达600 min;在锆酸盐里添加单宁酸后形成的转化膜可以提高AZ91D镁合金表面的耐蚀性能。     

AZ91D镁合金稀土锰酸盐磷化处理工艺

铬酸盐处理可有效提高镁合金的耐蚀性,但有强致癌性,使用稀土CeO2-磷酸盐处理工艺可解决这一问题.研究了AZ91D镁合金在新型稀土-高锰酸钾-磷酸盐溶液中制备磷化膜的工艺,探讨了膜层的生长过程和形成机制.结果表明,经50℃、2 min浸渍即可获得均匀、连续、覆盖度良好的磷化膜,在3.5%NaCl溶液中进行动电位极化曲线测试发现,其自腐蚀电位为-1.351 V,腐蚀电流为1.347 mA,明显地提高了镁合金的耐蚀性.此工艺操作简便,成膜质量好,具有较好的应用前景.     

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。     

AZ91D镁合金托弹板半固态触变模锻研究

为了掌握半固态触变模锻中工艺参数对成形零件的微观组织和力学性能的影响规律,借助拉伸试验机和金相显微镜对AZ91D镁合金托弹板的半固态触变模锻过程进行了研究.AZ91D镁合金半固态坯料分别采用传统SIMA法和新SIMA法制备.结果表明:压力对托弹板零件的充型过程有很大影响,当压力为500 kN,托弹板零件充型不满;当压力为2000 kN,托弹板零件充型良好.坯料加热温度和保温时间对托弹板零件的力学性能有一定影响.当压力为2000 kN,模具预热温度为450 ℃,坯料在545 ℃保温20 min时,新SIMA法制备的半固态坯半固态触变模锻成形的托弹板零件获得最佳的力学性能.与传统SIMA法相比,新SIMA法制备的半固态坯成形的托弹板零件的室温力学性能和100℃的高温力学性有很大提高.     

AZ91D镁合金化学镀Ni-P/Ni-W-P双层镀层研究

为了提高镁合金的耐磨耐蚀性,研究了一种镁合金直接化学镀Ni-P/Ni-W-P双层镀层的方法.采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍分析射仪(XRD)分析了镀层的微观结构.对镀层进行了极化曲线分析,并进行了盐酸腐蚀试验和结合力试验.结果表明,该复合镀层组织致密无孔,具有较高的显微硬度和高耐蚀性.镀层硬度可达622HKV,试样在10%的HCl溶液中可保持近3h不腐蚀基体,对镁合金起到很好的保护作用.     

AZ91D镁合金超疏水膜层的制备及其表征

采用简单易行的化学刻蚀方法,通过硝酸刻蚀、化学镀银和硬脂酸自组装改性处理,在AZ91D镁合金表面上成功制备出了超疏水膜层,进一步解释了该制备工艺的化学反应机理。利用扫描电子显微镜和视频光学接触角测量仪对AZ91D镁合金表面超疏水膜层的微观形貌和润湿性能进行了表征,利用能谱仪和光谱仪测定了膜层的表面化学组成。结果显示,釆用上述方法处理后的AZ91D镁合金表面呈现出良好的疏水性,水滴在试样表面的表观接触角为153°,滚动角为4°。     

消失模铸造AZ91镁合金的研究

研究了ZA91镁合金消失模铸造时铸件的厚度,位置和真空度对铸件质量,组织及力学性能的影响,真空度是决定铸件质量的一个关键的工艺因素,无真空时浇注铸件易产生浇不足缺陷,但真空度过大又会导致形成粘砂和气孔等缺陷,真空浇注射明显细化组织,但真空度进一步增大时细化效果野 不明显,铸件显微组织具有很大的壁厚效应,然 位置对组织的影响与是否采用抽真空措施有关,铸件壁厚较小时,铸件的力学性能总体较差,断裂源自Mg/Mg17Al12界面、且主要是以解决理形式的脆性断裂。     

变形的AZ91D镁合金半固态等温压缩的力学行为

为了了解等径道角挤压(ECAE)的AZ91D镁合金在半固态压缩变形中的力学特征,利用半固态温压缩实验、Gleeble1500实验机和金相显微镜对其在半固态压缩变形中的力学行为进行了研究.结果表明:ECAE的AZ91D镁合金在半固态等温压缩中变形由固相晶粒本身的塑性变形、液相包围着固相晶粒的滑动和转动构成;该材料的真应力-真应变曲线由应力激增阶段、应力下降阶段、稳态阶段和应力增加阶段组成;随保温时间的增加或变形温度的升高,获得相同应变量的真应力明显下降,稳态应力和峰值应力也明显下降;随应变速率的增加,稳态应力增加.     

AZ91D镁合金阳极氧化与热扩散渗铝复合膜层的研究

将阳极氧化与热扩散相结合对AZ91D镁合金表面进行低温渗铝处理,利用扫描电镜、光学显微镜和X射线衍射仪对所得膜层的形貌、相结构及耐腐蚀性能进行了研究,并对复合膜层改善镁合金基体耐腐蚀性能的过程进行了分析.研究表明,该复合膜层是由MgO和金属间化合物Mg17Al12以及被γ相(Mg17Al12)包裹住的α-Mg晶粒共同组成;AZ91D镁合金表面的阳极氧化和热扩散渗铝复合膜层能显著提高镁合金基体材料的耐腐蚀性能.