GZ91K镁合金含石墨微弧氧化膜层的耐蚀性能
发布时间：2021-10-31 12:44
目的通过在电解液中添加石墨,提高Mg-9Gd-1Zn-0.4Zr（GZ91K）镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性能。方法通过微弧氧化法,在GZ91K镁合金表面制备含和不含石墨的微弧氧化膜层。利用扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、电化学工作站、浸泡实验等手段,研究膜层的形貌、成分、物相和耐蚀性能。结果含石墨膜层较不含石墨膜层更加致密,孔洞更加细小。含石墨膜层主要由Mg、O、C、Si、P、Gd等成分组成,相比不含石墨膜层,除了C以外,成分变化不大。含和不含石墨膜层的物相均主要由MgO和Mg2SiO4等组成。随着电解液中石墨浓度的增加,膜层的耐蚀性能相应提高。添加5g/L石墨制备的试样具有最佳的耐蚀性能,腐蚀电流密度仅为9.8×10–9 A/cm2,相比未添加石墨试样的耐蚀性能提高了500倍。模拟体液浸泡实验显示,含石墨量越高的试样具有越低的析氢量,添加5 g/L石墨制备的试样析氢量最低。结论在0～5 g/L添加量范围内,石墨浓度越高,石墨颗粒越容易堵塞和切断膜层中的部分孔洞,并阻碍腐...
【文章来源】：表面技术. 2020,49(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同石墨浓度电解液中制备的微弧氧化膜层微观形貌
微弧氧化膜层的XRD图谱如图3所示。由于膜层较薄，因此图谱中出现了较大的Mg基体的峰。除了Mg以外，膜层主要物相均为MgO和Mg2SiO4，且各物相的含量也基本不变，可见石墨浓度与膜层物相的关系不大。XRD图谱未能检测出石墨的特征衍射峰，这是由于石墨分散在陶瓷膜层中，在微弧氧化过程中没有发生团聚[32]。根据前人的研究结果[33-35]，从放电通道喷射出的熔融态氧化物会将吸附在膜层表面的石墨包覆其中，凝固在孔洞周围，喷射之后的负压会将内层的熔融氧化物和电解液吸进放电通道中，石墨颗粒随之进入部分孔洞，从而进入膜层内部。结合图3能谱分析的结果，可以推断加入的石墨颗粒分散存在于孔洞周围及内部，并没有参与生成新的物相[36]。图3 不同石墨浓度电解液中制备的微弧氧化膜层XRD图谱
图2 不同石墨浓度电解液中制备的微弧氧化膜层能谱分析结果试样在模拟体液中的极化曲线如图4所示，其腐蚀电位及由Tafel法拟合的腐蚀电流密度见表1。可以看出，随着电解液中石墨浓度的增加，制备的微弧氧化试样在模拟体液中的腐蚀电位变化规律并不明显，其中石墨的质量浓度为1 g/L制备的试样腐蚀电位比不含石墨试样低，其余均比不含石墨试样高。腐蚀电位越负，试样的腐蚀倾向越大，但腐蚀电位的高低与腐蚀速率并没有直接的关系，腐蚀电流密度的大小才是决定腐蚀速率的关键性因素[37]。从图4和表1中可以看出，随着电解液中石墨浓度增加，试样的腐蚀电流密度降低了1～3个数量级，表明试样的耐蚀性能显著提高。其中，当石墨的质量浓度为5 g/L时，试样的腐蚀电流密度最低，仅为9.8×10–9 A/cm2，和无石墨添加试样的4.9×10–6 A/cm2相比，相差了500倍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯浓度对镁基陶瓷膜生长及耐蚀性的影响[J]. 陈宏,李佩,朱晓宇,康亚斌. 表面技术. 2020(05)
[2]镁合金微弧氧化掺杂Zn-HA复合涂层细胞相容性与抗菌性[J]. 张鹏,周立波,张慧明,张美玲,姜枫,黄宇博,李慕勤,李德超. 口腔医学研究. 2019(10)
[3]固溶处理对Mg-3Gd-1Zn合金在模拟体液中腐蚀性能的影响[J]. 聂豫晋,戴建伟,章晓波,倪胜男. 表面技术. 2019(03)
[4]含石墨微粒电解液电流密度对ZL108微弧氧化膜层特性的影响（英文）[J]. 王平,肖佑涛,吴佳欣,蒲俊,曹文洁,伍婷. 稀有金属材料与工程. 2019(02)
[5]石墨烯含量对陶瓷层微观结构及耐蚀性能的影响[J]. 张玉林,陈佳欣,于佩航,左佑,张优,陈飞. 稀有金属. 2018(10)
[6]TiN颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响[J]. 张瑞珠,贾新杰,唐明奇,任洋洋,蔡会苹. 表面技术. 2017(09)
[7]不同加压方式下镁合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的变化规律[J]. 董海荣,马颖,郭惠霞,王劲松,郝远. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[8]Al2O3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响[J]. 王平,伍婷,肖佑涛,蒲俊,徐明,向春浪,郭小阳. 稀有金属材料与工程. 2017(05)
[9]石墨烯对镁合金微弧氧化层结构及性能的影响[J]. 朱利萍,鲁闯,王志锋,杨亚璋,杨润田,唐纬虹,孙宇红. 兵器材料科学与工程. 2017(03)
[10]石墨烯添加剂对微弧氧化陶瓷层耐蚀性能的影响[J]. 张玉林,于佩航,冯作菊,冯文然,陈飞. 材料热处理学报. 2017(02)
本文编号：3468158
【文章来源】：表面技术. 2020,49(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同石墨浓度电解液中制备的微弧氧化膜层微观形貌
微弧氧化膜层的XRD图谱如图3所示。由于膜层较薄，因此图谱中出现了较大的Mg基体的峰。除了Mg以外，膜层主要物相均为MgO和Mg2SiO4，且各物相的含量也基本不变，可见石墨浓度与膜层物相的关系不大。XRD图谱未能检测出石墨的特征衍射峰，这是由于石墨分散在陶瓷膜层中，在微弧氧化过程中没有发生团聚[32]。根据前人的研究结果[33-35]，从放电通道喷射出的熔融态氧化物会将吸附在膜层表面的石墨包覆其中，凝固在孔洞周围，喷射之后的负压会将内层的熔融氧化物和电解液吸进放电通道中，石墨颗粒随之进入部分孔洞，从而进入膜层内部。结合图3能谱分析的结果，可以推断加入的石墨颗粒分散存在于孔洞周围及内部，并没有参与生成新的物相[36]。图3 不同石墨浓度电解液中制备的微弧氧化膜层XRD图谱
图2 不同石墨浓度电解液中制备的微弧氧化膜层能谱分析结果试样在模拟体液中的极化曲线如图4所示，其腐蚀电位及由Tafel法拟合的腐蚀电流密度见表1。可以看出，随着电解液中石墨浓度的增加，制备的微弧氧化试样在模拟体液中的腐蚀电位变化规律并不明显，其中石墨的质量浓度为1 g/L制备的试样腐蚀电位比不含石墨试样低，其余均比不含石墨试样高。腐蚀电位越负，试样的腐蚀倾向越大，但腐蚀电位的高低与腐蚀速率并没有直接的关系，腐蚀电流密度的大小才是决定腐蚀速率的关键性因素[37]。从图4和表1中可以看出，随着电解液中石墨浓度增加，试样的腐蚀电流密度降低了1～3个数量级，表明试样的耐蚀性能显著提高。其中，当石墨的质量浓度为5 g/L时，试样的腐蚀电流密度最低，仅为9.8×10–9 A/cm2，和无石墨添加试样的4.9×10–6 A/cm2相比，相差了500倍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯浓度对镁基陶瓷膜生长及耐蚀性的影响[J]. 陈宏,李佩,朱晓宇,康亚斌. 表面技术. 2020(05)
[2]镁合金微弧氧化掺杂Zn-HA复合涂层细胞相容性与抗菌性[J]. 张鹏,周立波,张慧明,张美玲,姜枫,黄宇博,李慕勤,李德超. 口腔医学研究. 2019(10)
[3]固溶处理对Mg-3Gd-1Zn合金在模拟体液中腐蚀性能的影响[J]. 聂豫晋,戴建伟,章晓波,倪胜男. 表面技术. 2019(03)
[4]含石墨微粒电解液电流密度对ZL108微弧氧化膜层特性的影响（英文）[J]. 王平,肖佑涛,吴佳欣,蒲俊,曹文洁,伍婷. 稀有金属材料与工程. 2019(02)
[5]石墨烯含量对陶瓷层微观结构及耐蚀性能的影响[J]. 张玉林,陈佳欣,于佩航,左佑,张优,陈飞. 稀有金属. 2018(10)
[6]TiN颗粒对镁合金微弧氧化过程及膜层性能的影响[J]. 张瑞珠,贾新杰,唐明奇,任洋洋,蔡会苹. 表面技术. 2017(09)
[7]不同加压方式下镁合金微弧氧化膜结构及耐蚀性的变化规律[J]. 董海荣,马颖,郭惠霞,王劲松,郝远. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[8]Al2O3微粉添加量对镁合金微弧氧化膜特性影响[J]. 王平,伍婷,肖佑涛,蒲俊,徐明,向春浪,郭小阳. 稀有金属材料与工程. 2017(05)
[9]石墨烯对镁合金微弧氧化层结构及性能的影响[J]. 朱利萍,鲁闯,王志锋,杨亚璋,杨润田,唐纬虹,孙宇红. 兵器材料科学与工程. 2017(03)
[10]石墨烯添加剂对微弧氧化陶瓷层耐蚀性能的影响[J]. 张玉林,于佩航,冯作菊,冯文然,陈飞. 材料热处理学报. 2017(02)
本文编号：3468158
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