配方试验设计下微弧氧化复合电解液优化及膜层的性能研究

发布时间：2019-09-17 09:41

【摘要】：本论文采用配方均匀设计试验方法,选用工业应用较广的AZ91D镁合金及纯镁作为基体,研究其在硅酸盐-铝酸盐复合电解液体系中进行微弧氧化后所得膜层的性能,并对电解液进行优化。首先以电解液组分Na2SiO3(x1)、NaAl O2(x2)、NaOH(x3)以及KF(x4)作为自变量,建立与AZ91D镁合金、纯镁的微弧氧化膜层的膜厚(μm)、点滴完全变白时间(s)、以及腐蚀电流密度(A/cm2)三组试验指标之间的三元二次与四元一次回归方程模型。而后对回归方程进行显著性检验与规划求解,得出理论上的各指标最佳值。最后对不同工艺下的试验方案进行直观分析与综合分析。通过对AZ91D镁合金微弧氧化膜层试验指标的回归分析发现,当电解液中只存在硅酸钠与氟化钾时,且当硅酸钠比列为0.334,氟化钾比例为0.666时,AZ91D膜厚到达最大值为28.3μm;当电解液中只存在硅酸钠与氟化钾时,当硅酸钠比例为0.386,氟化钾比例为0.614,AZ91D点滴耐蚀性更好,时间达到133 s。由于试验指标腐蚀电流密度两组回归方程虽然显著,但结果并不吻合,所以不能作为分析标准。对AZ91D镁合金微弧氧化膜层试验指标的直观分析发现,KF的增加对膜层的生长具有一定的促进作用,可提高微弧氧化膜层的厚度;膜厚是影响点滴耐蚀性的重要因素之一;经过微弧氧化处理过后的膜层腐蚀电流密度比基体降低1~2个数量级。通过对纯镁微弧氧化膜层试验指标的回归分析发现,当电解液中只存在氟化钾时,纯镁膜层厚度最大,为85μm左右,且点滴耐蚀性最佳,点滴完全变白时间达到73 s;而对试验指标自腐蚀电流密度分析的两组回归方程均不显著,同样不能作为分析标准。对纯镁微弧氧化膜层试验指标的直观分析发现,KF的增加虽可以提高膜层厚度,但会影响膜层表面的光滑、平整性;经过微弧氧化处理过后的膜层腐蚀电流密度比基体降低2~4个数量级。因此,根据以耐蚀性为主兼顾膜层厚度的原则,无论对于AZ91D镁合金或纯镁而言,3#试验方案所制得的膜层性能最优,其配方比例为硅酸钠0.450,铝酸钠0.009,氢氧化钠0.307,氟化钾0.234,复合电解液具体浓度为硅酸钠20.25 g/L,铝酸钠0.11 g/L,氢氧化钠4.61 g/L,氟化钾10.53 g/L。
【图文】：

表面形貌,微弧氧化膜,表面形貌,微裂纹

提高微弧氧化膜层的厚度与生长速率。等人对 ZK60 镁合金在硅酸盐体系中制备出了膜厚可达到 164.8在研究微弧氧化膜层截面形貌时指出：微弧氧化膜层一般是由密层两部分组成，其中疏松层内部多为孔状结构，而致密层与 1.1 所示，微弧氧化表面是由许多类似“火山口”的组织堆积还会存在少量的微裂纹及细小的击穿孔。这些微裂纹与击穿孔供了通道，严重影响了基体的耐蚀能力。故微裂纹与孔洞的数材料耐蚀性越好，为基体提高更好的防腐蚀能力。

表面形貌,微弧氧化膜,XRD谱,基体元素

为基体提高更好的防腐蚀能力。图 1.1 微弧氧化膜层的表面形貌Fig 1.1 Surface morphologies of MAO coatings分分析与 XRD 物相分析所示，膜层主要由 MgMg 为基体元素，其余均为电解液元素；如图 1 与 Mg2SiO4两种物相组成。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4

【参考文献】