基于配方均匀试验研究电解液对AM60B微弧氧化膜的影响
发布时间：2021-10-24 11:01
本论文以AM60B镁合金作为研究对象,采用配方均匀试验方案,在总浓度为40 g/L,由Na2Si O3、Na OH和KF所组成的硅酸盐电解液中进行微弧氧化,探究电解液成分与微弧氧化的宏观质量、膜层厚度、微观组织及耐蚀性能之间的内在规律,同时为优化电解液配方提供新途径。通过电解液成分与微弧氧化的可行性、成膜性之间的关系可得,Na OH对微弧氧化的可行性、膜层的成膜性影响较大,Na2Si O3和KF对其影响较小;电导率、p H值对微弧氧化的可行性、成膜性也具有一定程度的影响。结合直观分析可知,当Na OH浓度小于10 g/L,电导率不超过67.0 S/cm,p H值不大于12.92时,微弧氧化的可行性和膜层的成膜性都具有;当Na OH浓度大于10 g/L,电导率超过67.0 S/cm,p H值大于12.92时,微弧氧化不存在可行性。通过电解液成分与膜层厚度的关系可得,电解液成分之间的交互作用对膜层的厚度影响较大,单因素对膜层厚度的影响较小;在不考虑交互作用的情况下,KF对膜层厚度影响较大,Na OH次之,Na2Si O3最小。同时,起弧电压、电导率和p H值对膜层厚度都具有一定程度的影响,...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（ａ）二元体系镁合金相图（ｂ）三元体系等温截面相图;（ｃ）镁合金微观组织图[4]
基于配方均匀试验研究电解液对AM60B微弧氧化膜的影响2良好的铸造性等各种优良性能，而且被誉为21世纪绿色工程结构材料[4,8]。图1.1（ａ）二元体系镁合金相图（ｂ）三元体系等温截面相图;（ｃ）镁合金微观组织图[4]Fig.1.1(a)Phasediagramofbinarysystemmagnesiumalloy;(b)Phasediagramofisothermalsectionofternarysystem;(c)Microstructurediagramofmagnesiumalloy[4]1.1.2镁及镁合金的腐蚀类型镁及镁合金的腐蚀主要是由纯镁中的杂质及合金中各组成相的腐蚀反应决定的，由于镁的标准电极电位为-2.37V，是所有元素中标准电极电位最低的工程金属，故镁合金也具有极负的电极电位。因此，不同金属及不同相之间的电位差是导致镁及镁合金耐蚀性极差的主要原因。其中，镁及镁合金的腐蚀形式主要有以下五类[1,4,9]。1.1.2.1电偶腐蚀电偶腐蚀也称原电池腐蚀，具体指在合金表面或内部构成微小的原电池，以较负电极电位相为阳极，较正电极电位相为阴极，两者之间通过直接接触或者中间腐蚀介质相接触，从而对合金进行腐蚀。由于镁合金具有极负的电极电位，故极容易受到电偶腐蚀。镁及镁合金电偶腐蚀通常表现为阴极附近镁的严重局部腐蚀，其中阴极可以作为与镁接触的其他金属在外部，也可以作为第二相或杂质相在内部如图1.2所示[9]。图1.2（a）外部接触电偶腐蚀；（b）内部接触电偶腐蚀[9]Fig.1.2(a)Externalcontactgalvaniccorrosion;(b)Internalcontactgalvaniccorrosion[9]1.1.2.2晶间腐蚀晶间腐蚀一般出现在金属材料内部，属于沿着晶界逐步向晶粒内部扩展的局
硕士学位论文15冷却塔和电解氧化槽构成。其中，微弧氧化电源是进行该实验的核心部件，来源于本课题组自主研制，属于超大功率双极性脉冲电源，电源实物图如图2.1所示。同时，此电源具有恒压、恒流两种工作模式，最大输出功率为220kW，工作电压可调范围为0～500V，电流可调范围为0～500A，频率调节范围为50～3600Hz，占空比调节范围为10%～90%。除此之外，本试验所用到的其余仪器和设备见表2.3所示。图2.1微弧氧化电源实物图[22]Fig.2.1Physicaldiagramofmicro-arcoxidationpowersupply[22]表2.3本课题使用的实验仪器与设备Table2.3Experimentalinstrumentsandequipmentreagentsusedinthissubject设备名称设备型号生产厂家超声波清洗机吹风机金相预磨机金相抛光机多功能参数测量仪电子天平钻床恒温磁力搅拌器KQ-100DFK3600YM-2PG-2SG-32JPT-285-2DF-101S杭州法兰特超声波有限公司宁波睿聪电器有限公司南京沃环科技实业有限公司南京沃环科技实业有限公司上海仪电科学仪器股份有限公司深圳市林涛仪器有限公司滕州市中科达利机床厂金坛市华峰仪器有限公司
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金微弧氧化的研究现状[J]. 陈宏,王成成,康亚斌,朱晓宇,陈斌博,陈永楠,郝建民. 表面技术. 2019(07)
[2]微弧氧化技术在热控涂层中的应用[J]. 李响,姚忠平,李雪健,徐鸿,夏琦兴,陈昌举,姜兆华. 表面技术. 2019(07)
[3]不同电解液体系中高纯镁表面微弧氧化膜的组织与性能[J]. 贾秋荣,崔红卫,张甜甜,崔晓丽,潘尧坤,冯锐. 腐蚀与防护. 2019(06)
[4]镁合金应力腐蚀开裂行为研究进展[J]. 王保杰,栾吉瑜,王士栋,许道奎. 中国腐蚀与防护学报. 2019(02)
[5]微弧氧化技术的发展及其应用[J]. 宋仁国. 材料工程. 2019(03)
[6]AZ91D镁合金α、β相上微弧氧化膜的生长特点[J]. 马颖,王兴平,安凌云,孙乐,董海荣,王占营. 兰州理工大学学报. 2018(05)
[7]V2O5和NaVO3对镁合金微弧氧化膜耐蚀性影响的对比[J]. 安凌云,马颖,刘云坡,王宇顺,王晟,王占营. 中国有色金属学报. 2018(08)
[8]氟化钾对AZ91D镁合金微弧氧化膜的生长及微观结构的影响[J]. 董海荣,马颖,王晟,安凌云,郝远. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[9]电流密度对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层微观结构和性能的影响（英文）[J]. 项南,宋仁国,庄俊杰,宋若希,陆筱雅,苏旭平. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[10]电源频率对微弧氧化AZ91D镁合金陶瓷层性能的影响（英文）[J]. 邹斌,吕国华,张谷令,田雨夜. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
博士论文
[1]AZ91D镁合金微弧氧化膜生长过程及机理的研究[D]. 董海荣.兰州理工大学 2015
硕士论文
[1]基于配方试验研究电解液对微弧氧化膜层微观结构和性能的影响[D]. 张青菊.兰州理工大学 2019
[2]基于回归正交试验研究电解液对铝合金微弧氧化膜的影响[D]. 梁志龙.兰州理工大学 2019
[3]AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性表征方法的对比研究[D]. 冯君艳.兰州理工大学 2010
[4]不同电源模式下电参数对AZ91D镁合金微弧氧化膜微观结构和耐蚀性能的影响[D]. 詹华.兰州理工大学 2010
本文编号：3455168
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（ａ）二元体系镁合金相图（ｂ）三元体系等温截面相图;（ｃ）镁合金微观组织图[4]
基于配方均匀试验研究电解液对AM60B微弧氧化膜的影响2良好的铸造性等各种优良性能，而且被誉为21世纪绿色工程结构材料[4,8]。图1.1（ａ）二元体系镁合金相图（ｂ）三元体系等温截面相图;（ｃ）镁合金微观组织图[4]Fig.1.1(a)Phasediagramofbinarysystemmagnesiumalloy;(b)Phasediagramofisothermalsectionofternarysystem;(c)Microstructurediagramofmagnesiumalloy[4]1.1.2镁及镁合金的腐蚀类型镁及镁合金的腐蚀主要是由纯镁中的杂质及合金中各组成相的腐蚀反应决定的，由于镁的标准电极电位为-2.37V，是所有元素中标准电极电位最低的工程金属，故镁合金也具有极负的电极电位。因此，不同金属及不同相之间的电位差是导致镁及镁合金耐蚀性极差的主要原因。其中，镁及镁合金的腐蚀形式主要有以下五类[1,4,9]。1.1.2.1电偶腐蚀电偶腐蚀也称原电池腐蚀，具体指在合金表面或内部构成微小的原电池，以较负电极电位相为阳极，较正电极电位相为阴极，两者之间通过直接接触或者中间腐蚀介质相接触，从而对合金进行腐蚀。由于镁合金具有极负的电极电位，故极容易受到电偶腐蚀。镁及镁合金电偶腐蚀通常表现为阴极附近镁的严重局部腐蚀，其中阴极可以作为与镁接触的其他金属在外部，也可以作为第二相或杂质相在内部如图1.2所示[9]。图1.2（a）外部接触电偶腐蚀；（b）内部接触电偶腐蚀[9]Fig.1.2(a)Externalcontactgalvaniccorrosion;(b)Internalcontactgalvaniccorrosion[9]1.1.2.2晶间腐蚀晶间腐蚀一般出现在金属材料内部，属于沿着晶界逐步向晶粒内部扩展的局
硕士学位论文15冷却塔和电解氧化槽构成。其中，微弧氧化电源是进行该实验的核心部件，来源于本课题组自主研制，属于超大功率双极性脉冲电源，电源实物图如图2.1所示。同时，此电源具有恒压、恒流两种工作模式，最大输出功率为220kW，工作电压可调范围为0～500V，电流可调范围为0～500A，频率调节范围为50～3600Hz，占空比调节范围为10%～90%。除此之外，本试验所用到的其余仪器和设备见表2.3所示。图2.1微弧氧化电源实物图[22]Fig.2.1Physicaldiagramofmicro-arcoxidationpowersupply[22]表2.3本课题使用的实验仪器与设备Table2.3Experimentalinstrumentsandequipmentreagentsusedinthissubject设备名称设备型号生产厂家超声波清洗机吹风机金相预磨机金相抛光机多功能参数测量仪电子天平钻床恒温磁力搅拌器KQ-100DFK3600YM-2PG-2SG-32JPT-285-2DF-101S杭州法兰特超声波有限公司宁波睿聪电器有限公司南京沃环科技实业有限公司南京沃环科技实业有限公司上海仪电科学仪器股份有限公司深圳市林涛仪器有限公司滕州市中科达利机床厂金坛市华峰仪器有限公司
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金微弧氧化的研究现状[J]. 陈宏,王成成,康亚斌,朱晓宇,陈斌博,陈永楠,郝建民. 表面技术. 2019(07)
[2]微弧氧化技术在热控涂层中的应用[J]. 李响,姚忠平,李雪健,徐鸿,夏琦兴,陈昌举,姜兆华. 表面技术. 2019(07)
[3]不同电解液体系中高纯镁表面微弧氧化膜的组织与性能[J]. 贾秋荣,崔红卫,张甜甜,崔晓丽,潘尧坤,冯锐. 腐蚀与防护. 2019(06)
[4]镁合金应力腐蚀开裂行为研究进展[J]. 王保杰,栾吉瑜,王士栋,许道奎. 中国腐蚀与防护学报. 2019(02)
[5]微弧氧化技术的发展及其应用[J]. 宋仁国. 材料工程. 2019(03)
[6]AZ91D镁合金α、β相上微弧氧化膜的生长特点[J]. 马颖,王兴平,安凌云,孙乐,董海荣,王占营. 兰州理工大学学报. 2018(05)
[7]V2O5和NaVO3对镁合金微弧氧化膜耐蚀性影响的对比[J]. 安凌云,马颖,刘云坡,王宇顺,王晟,王占营. 中国有色金属学报. 2018(08)
[8]氟化钾对AZ91D镁合金微弧氧化膜的生长及微观结构的影响[J]. 董海荣,马颖,王晟,安凌云,郝远. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[9]电流密度对6063铝合金微弧氧化陶瓷涂层微观结构和性能的影响（英文）[J]. 项南,宋仁国,庄俊杰,宋若希,陆筱雅,苏旭平. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(03)
[10]电源频率对微弧氧化AZ91D镁合金陶瓷层性能的影响（英文）[J]. 邹斌,吕国华,张谷令,田雨夜. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
博士论文
[1]AZ91D镁合金微弧氧化膜生长过程及机理的研究[D]. 董海荣.兰州理工大学 2015
硕士论文
[1]基于配方试验研究电解液对微弧氧化膜层微观结构和性能的影响[D]. 张青菊.兰州理工大学 2019
[2]基于回归正交试验研究电解液对铝合金微弧氧化膜的影响[D]. 梁志龙.兰州理工大学 2019
[3]AZ91D镁合金微弧氧化膜耐蚀性表征方法的对比研究[D]. 冯君艳.兰州理工大学 2010
[4]不同电源模式下电参数对AZ91D镁合金微弧氧化膜微观结构和耐蚀性能的影响[D]. 詹华.兰州理工大学 2010
本文编号：3455168
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