镁合金微弧氧化膜的形成过程及腐蚀行为研究

发布时间：2020-08-28 09:53

　　 微弧氧化技术是近年来公认的最有前途的镁合金表面处理方法。这种方法采用电化学氧化处理结合溶液中高电压下的火花放电处理。通过高压下的火花放电处理,金属的耐磨性、耐蚀性、机械强度以及电绝缘性都得到了很大的提高。研究镁合金微弧氧化处理的控制工艺,探讨陶瓷膜的生长特征以及腐蚀行为,对于促进微弧氧化技术的应用,具有十分重要的意义。 本论文采用电化学方法结合表面形貌结构分析方法,对碱性硅酸盐溶液中制得的镁合金微弧氧化膜的生长特征、腐蚀行为进行了研究,建立了微弧氧化膜的结构与电化学行为之间的相关性,并探讨了微弧氧化膜的生长机制和腐蚀机理。 研究发现镁合金的微弧氧化,大体上经历了钝化膜生长阶段、微火花氧化膜阶段和弧光氧化膜阶段。各个阶段得到膜层的厚度、表面形貌、结构组成以及电化学特征有较大的差异。 针对微弧氧化过程的特征现象——火花放电现象进行了探讨。发现火花放电不仅改变氧化膜的表面形貌结构,还能够促进氧化膜表面硅、氧元素的富积,并使火花放电区域的表面电位正移。而且氧气对电火花的尺寸和放电的剧烈程度具有重要的影响。 微弧氧化处理后的镁合金在侵蚀性介质中的腐蚀过程分为两个阶段,初期的氧化膜破坏阶段和后期的膜下基体腐蚀阶段,在两个阶段中,试样呈现出不同的电化学行为。 另外,对大气环境中,有 NaCl 液滴存在时,镁合金及微弧氧化试样表面短期的腐蚀行为进行了初步的比较研究。对镁合金来说,液滴下的腐蚀区域可以长时间保持不变,而对于微弧氧化试样来说,表面疏松层的存在使得液滴很快渗入氧化膜并逐渐散开,相应的腐蚀区也逐渐扩大。 最后,研制了两种新型的微弧氧化配方,并对新配方制得的镁合金微弧氧化膜的性能进行了初步的比较研究。
【学位单位】：中国科学院研究生院（海洋研究所）
【学位级别】：博士
【学位年份】：2005
【中图分类】：P734
【部分图文】：

图 2.1 镁合金微弧氧化装置图源 2.控制器 3.搅拌器 4.工作电极 5.辅助电极 6.氧化槽 7.冷却槽 8.电解水浴Fig 2.1 Schematic diagram of micro-arc oxidation setup

还会影响膜层的表面形貌。如图2.6 所示，温度不同，氧化陶瓷层的表面形貌差别比较大。氧化液温度越高，膜层的表面越粗糙，放电形成的孔洞也越大，致密性越差。同时，可以看出氧化液温度越高，镁合金表面氧化膜的生长越不均匀。这与氧化液温度高，电击穿过程中产生的高热量不易散出，膜层内部因高温作用而熔融的物质冷却速率低，不易冷却凝结有关。熔融物难于凝结，局部长时间持续放电氧化，使得电极表面电流密度分布不均匀，导致膜层的生长速度不均匀。相比而言，氧化液温度不超过 20℃，得到的氧化膜表面比较

图 2.8 氧化液体积/电极面积比对膜层表面形貌的影响(a) 50ml (b) 100ml (c) 200ml (d) 300ml (e) 1000mlFig.2.8 Effects of the ratio of solution volume to anode area on the morphologies of ceramic c(a) 50ml (b) 100ml (c) 200ml (d) 300ml (e) 1000ml

【引证文献】

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本文编号：2807429