铸造稀土镁合金微弧氧化—电泳复合膜工艺研究

发布时间：2017-09-29 08:15

  本文关键词：铸造稀土镁合金微弧氧化—电泳复合膜工艺研究

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【摘要】：尽管镁及其合金有着丰富的储量和优异的结构性能，但由于其较差的耐腐蚀性，作为一种结构材料要获得广泛利用，还存在很大的困难。而微弧氧化处理作为一种强化材料性能的手段，已在越来越多的场合发挥了关键作用。因此，用微弧氧化处理技术对镁合金进行处理以提高其整体性能具有非常重要的意义。 (1)本文通过研究Gd含量对铸态高稀土镁合金微观组织和耐蚀性能的影响，解释了微观组织和耐蚀性能之间的关系；选择出含Gd量最优的耐蚀性能稀土合金，并对镁合金耐蚀机理进行了相应的解释。得到结论如下： 随着稀土元素Gd含量的增加到9%时，在合金晶界上不连续网状结构分布的第二相和在-Mg中均匀分布的弥散颗粒状析出相也在增加，在此时的晶粒尺寸达到最小；中性盐雾试验测得合金的耐腐蚀速率最小，为0.396mg·cm-2·h-1，腐蚀电流密度最小，腐蚀电位最高。 (2)本文综合了大量的国内外文献研究的基础上，使高稀土镁合金在硅酸盐体系中进行微弧氧化。经过大量试验以后，对电压参数进行了调整，分为三个阶段进行。通过正交试验以硅酸盐电解液体系优化了工艺参数为：电压各阶段参数为550V、500V、450V，占空比为20%，脉冲个数为15，氧化时间为50min。在最优工艺参数的前提下，对电解液配方进行正交试验优化得到：硅酸钠20g/L，四硼酸钠40g/L，NaOH20g/L，三乙醇胺15ml/L，醋酸镍0.12g/L，络合剂(柠檬酸钠)15g/L；通过对膜层进行XRD和EDS分析可得：氧化层主要由尖晶石相六方密堆结构的Mg2SiO4、立方结构的MgO、MgSiO3、MgCO3以及Ni2O3相等组成，同时含有少量的Na、Gd等元素。 (3)本文还介绍了一种微弧氧化封孔的电泳工艺。对一系列参数进行实验参数（加载电压、电泳时间以及固化温度）进行探讨，通过中性盐雾腐蚀、酸性腐蚀、膜厚以及外观为指标进行评价，重点对电压参数进行了各种性能的探讨，，并得出了相应的最佳优化参数工艺如下：直流电源的前提下，加载电压为150V，电泳温度为常温，固化条件为175~185℃下30min，熟化时间为30h。 实验最终确定镁合金微弧氧化—电泳复合工艺为：电压各阶段参数为550V、500V、450V，占空比为20%，脉冲个数为15，氧化时间为50min，负电压为250V，频率为800Hz；硅酸钠20g/L，四硼酸钠40g/L，NaOH20g/L，络合剂(柠檬酸钠)15g/L，三乙醇胺15ml/L，醋酸镍0.12g/L；电压为150V，电泳温度为常温，固化条件为175~185℃下30min，熟化时间为30h。
【关键词】：高稀土镁合金 Gd 腐蚀 微弧氧化 电泳
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 镁合金特性及其应用11
• 1.1.1 镁合金特点11
• 1.1.2 镁合金的应用现状11
• 1.2 镁合金腐蚀类型及机理研究11-17
• 1.2.1 镁合金腐蚀类型11-13
• 1.2.2 α相的影响13-15
• 1.2.3 β相的影响15-17
• 1.3 镁合金表面处理技术17-18
• 1.4 微弧氧化处理技术18-20
• 1.5 选题依据与研究思想20-22
• 2 高稀土镁合金的制备以及微弧氧化基体镁合金的选择22-39
• 2.1 高稀土镁合金的制备22-25
• 2.1.1 原材料22
• 2.1.2 熔炼设备简介和气体保护22-23
• 2.1.3 熔炼工艺23-25
• 2.1.4 试样加工25
• 2.2 高稀土镁合金各个性能测试方法25-29
• 2.2.1 失重试验25-27
• 2.2.2 电化学性能测试27-28
• 2.2.3 金相分析28
• 2.2.4 场发射扫描电镜（FESEM）28-29
• 2.3 Gd 含量对铸态高稀土镁合金组织和耐腐蚀性能的影响29-36
• 2.3.1 Gd 含量对高稀土镁合金铸态组织的影响29-33
• 2.3.2 Gd 含量对高稀土镁合金耐腐蚀性能的影响33-36
• 2.4 高稀土镁合金腐蚀机理以及微弧氧化基体镁合金的选择36-37
• 2.4.1 高稀土镁合金腐蚀机理分析36-37
• 2.4.2 微弧氧化基体镁合金的选择37
• 2.5 本章小结37-39
• 3 高稀土镁合金微弧氧化工艺体系的研究39-73
• 3.1 引言39
• 3.2 实验及检测方法39-48
• 3.2.1 实验材料39-40
• 3.2.2 主要试剂40-41
• 3.2.3 微弧氧化设备简介41-43
• 3.2.4 微弧氧化试验方法43-47
• 3.2.5 微弧氧化膜的制备47
• 3.2.6 微弧氧化膜的测试方法47-48
• 3.3 工艺参数对微弧氧化膜层的影响48-58
• 3.3.1 试验结果分析48-52
• 3.3.2 各工艺参数对微弧氧化膜性能的影响52-55
• 3.3.3 微弧氧化膜层表面形貌分析55-57
• 3.3.4 微弧氧化膜层 XRD 的分析57-58
• 3.4 电解液各组分对微弧氧化膜层的影响58-66
• 3.4.1 试验结果分析58-60
• 3.4.2 电解液各组分对微弧氧化膜性能（耐蚀性、厚度）的影响60-63
• 3.4.3 微弧氧化膜表面形貌影响63-65
• 3.4.4 微弧氧化膜层 XRD 的分析65-66
• 3.5 微弧氧化膜层腐蚀表面形貌分析66-67
• 3.6 最优微弧氧化工艺分析67-71
• 3.6.1 氧化时间对膜层物相的影响68-69
• 3.6.2 氧化时间对膜层表面形貌的影响69-71
• 3.6.3 氧化时间对膜层耐蚀性能的影响71
• 3.7 本章小结71-73
• 4 微弧氧化—电泳复合膜工艺研究73-78
• 4.0 引言73
• 4.1 实验设备与实验方法73-75
• 4.1.1 实验材料73
• 4.1.2 电泳处理工艺73-74
• 4.1.3 实验主要设备74-75
• 4.2 微弧电泳复合膜层的检测75
• 4.2.1 膜层耐蚀性能的测试75
• 4.2.2 膜层厚度的检测75
• 4.3 实验结果与分析75-77
• 4.3.1 电压对电泳漆层外观和厚度的影响75-76
• 4.3.2 电压对电泳漆层耐蚀性能的影响76-77
• 4.4 本章小结77-78
• 5 结论78-80
• 参考文献80-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文85-86
• 致谢86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：940903