交流電壓對(duì)AZ91D鎂合金陽(yáng)極氧化膜層的影響

在由氨水、有機(jī)胺、na2sio3、na2b4o7和添加劑組成的電解液中,以恒電流方式對(duì)az91d鎂合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理,并研究了電解液各組分濃度對(duì)az91d鎂合金陽(yáng)極氧化膜層硬度的影響規(guī)律。結(jié)果表明,電解液各組分濃度對(duì)膜層硬度有不同程度的影響:有機(jī)胺具有抑制火花放電、提高膜層硬度和降低膜層粗糙度的作用;na2sio3是提高膜層硬度的主要成分;氨水、na2b4o7和添加劑對(duì)膜層硬度的影響較小。在該電解液體系下可以在鎂合金表面沉積一層組織致密、顯微硬度達(dá)400～500hv的氧化膜。

將陽(yáng)極氧化與熱擴(kuò)散相結(jié)合對(duì)az91d鎂合金表面進(jìn)行低溫滲鋁處理,利用掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡和x射線衍射儀對(duì)所得膜層的形貌、相結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能進(jìn)行了研究,并對(duì)復(fù)合膜層改善鎂合金基體耐腐蝕性能的過(guò)程進(jìn)行了分析.研究表明,該復(fù)合膜層是由mgo和金屬間化合物mg17al12以及被γ相(mg17al12)包裹住的α-mg晶粒共同組成;az91d鎂合金表面的陽(yáng)極氧化和熱擴(kuò)散滲鋁復(fù)合膜層能顯著提高鎂合金基體材料的耐腐蝕性能.

研究了壓鑄鎂合金az91的陽(yáng)極氧化膜的工藝及其耐蝕性,探討了鎂合金表面陽(yáng)極氧化膜的組織、相、成分及其耐蝕性。研究結(jié)果顯示,壓鑄鎂合金az91陽(yáng)極氧化膜表面系氧化物的聚集,陽(yáng)極氧化膜在3.5%nacl中的極化曲線與az91壓鑄鎂合金的極化曲線對(duì)比,陽(yáng)極氧化膜的極化曲線有明顯的鈍化區(qū),但在極化區(qū)只呈鋸齒狀變化,耐蝕性較好。

陽(yáng)極氧化是提高鎂合金耐蝕性的一種有效方法,選擇的電參數(shù)對(duì)氧化膜性能影響很大。介紹了電參數(shù)如頻率、占空比、電流密度、終電壓等的概念,推導(dǎo)了占空比與電流密度的關(guān)系,并綜述了電參數(shù)對(duì)陽(yáng)極氧化膜性能影響的研究進(jìn)展。隨著電子技術(shù)在氧化電源上的廣泛應(yīng)用,氧化設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)為更加智能化以及頻率越來(lái)越高。

研究了az91d鎂合金材料在普通陽(yáng)極氧化條件下,通過(guò)往堿性陽(yáng)極氧化溶液中加入硅鋁溶膠成分(含量為0%～5%),在60～70v的電壓條件下進(jìn)行交流陽(yáng)極氧化處理,獲得的膜層經(jīng)過(guò)厚度測(cè)量和表面、斷面微觀形貌觀察表明;溶膠成分在鎂合金氧化成膜過(guò)程中,可以有效地提高鎂合金表面的陽(yáng)極氧化膜層厚度和膜層的致密程度。同時(shí)由于溶液中硅鋁溶膠成分的作用,使得陽(yáng)極氧化成膜速度出現(xiàn)階段性快速增長(zhǎng)和緩慢增長(zhǎng)。而溶膠成分的加入對(duì)陽(yáng)極氧化膜層的x射線衍射相結(jié)構(gòu)的影響不大。

在100g.l-1硼酸鹽,50g.l-1鋁酸鹽,30g.l-1氫氧化物,恒壓50v,陽(yáng)極氧化時(shí)間10min的陽(yáng)極氧化工藝中,制備ad91鎂合金陽(yáng)極氧化膜。研究熱水封孔前后陽(yáng)極氧化膜層的微觀結(jié)構(gòu)及耐腐蝕性能。通過(guò)掃描電鏡(sem)和極化曲線分別研究了ad91鎂合金陽(yáng)極氧化膜的表面形貌和耐蝕性。結(jié)果表明:封孔溫度在70℃,時(shí)間為10min時(shí),氧化膜層均勻、致密,孔徑明顯減小;此時(shí)陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性也達(dá)到了最好。從極化曲線可以看出,腐蝕電位ecorr為-0.582v,腐蝕電流密度icorr為4.586μa.cm-2,極化電阻rp為12926.1ohm.cm-2。

研究了脈沖頻率對(duì)陽(yáng)極氧化膜耐蝕性的影響。采用掃描電鏡(sem)觀察陽(yáng)極氧化膜的微觀形貌和厚度變化,采用動(dòng)電位極化曲線測(cè)量方法和中性鹽霧試驗(yàn)評(píng)價(jià)了氧化膜耐腐蝕性。結(jié)果表明,陽(yáng)極氧化膜厚度隨脈沖頻率增大而增加,在1300hz以下時(shí)耐蝕性隨頻率增大而增加,1000hz時(shí)耐蝕性最好,當(dāng)頻率達(dá)到1300hz時(shí)氧化膜裂紋增多,耐蝕性下降。

為了提高環(huán)保型陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性,以氨基乙酸為添加劑,制取鎂合金陽(yáng)極氧化膜。用掃描電子顯微鏡(sem)和金相顯微鏡(om)觀察陽(yáng)極氧化膜的表面及截面形貌,采用極化曲線(tafel)和電化學(xué)交流阻抗譜(eis)等電化學(xué)方法,檢測(cè)和評(píng)價(jià)了鎂合金陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性。結(jié)果表明:隨著氨基乙酸濃度的升高,陽(yáng)極氧化膜表面趨于平整,孔洞變小,膜表面微觀形貌更加連續(xù)致密;與不添加氨基乙酸所形成的氧化膜相比,添加了氨基乙酸形成的陽(yáng)極氧化膜的自腐蝕電位正移,自腐蝕電流變小;當(dāng)氨基乙酸加入量為7.5g/l時(shí)氧化膜的耐蝕性最優(yōu),自腐蝕電流密度為1.18×10-7a/cm2。

采用電壓-時(shí)間曲線、全浸腐蝕實(shí)驗(yàn)、極化曲線法、x射線衍射法(xrd)、掃描電鏡(sem)和能量色散譜儀(eds)等方法研究了az91d鎂合金在含不同濃度氫氧化鈉溶液中的陽(yáng)極氧化行為和膜層的成分、結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,在本研究給定工藝中,az91d鎂合金的陽(yáng)極氧化過(guò)程可分為三個(gè)階段:電火花出現(xiàn)之前的致密層生成階段,少量小電火花出現(xiàn)的多孔層生成階段,出現(xiàn)較大電火花的多孔膜層穩(wěn)定生長(zhǎng)階段。陽(yáng)極氧化過(guò)程中,隨著naoh濃度的升高,出現(xiàn)電火花的時(shí)間縮短,出現(xiàn)電火花的電壓值降低,陽(yáng)極氧化膜表面的顆粒變小、孔隙率減小,膜層厚度減小;陽(yáng)極氧化膜的主要組成是mgo,并含有少量的mg3b2o6;naoh濃度對(duì)陽(yáng)極氧化膜耐蝕性影響較大,當(dāng)naoh濃度為40g/l時(shí),膜層的耐蝕性能最好。

通過(guò)掃描電鏡、鹽水浸漬實(shí)驗(yàn)和動(dòng)電位極化曲線,表征了在添加不同體積濃度的過(guò)氧化氫的堿性電解液中形成的az31鎂合金陽(yáng)極氧化膜的微觀形貌和耐蝕性。研究結(jié)果表明:在其他條件相同的情況下,添加不同體積濃度的過(guò)氧化氫對(duì)氧化膜的表面形貌及耐蝕性存在影響。當(dāng)過(guò)氧化氫的體積濃度為6ml/l時(shí),制得的氧化膜耐蝕性最佳。添加過(guò)氧化氫提高了膜層的耐蝕性,但氧化膜耐蝕性的提高與過(guò)氧化氫的體積濃度不成正比。

采用koh-na2sio3-na2b4o7-na2co3環(huán)保型電解液體系,研究了電流密度對(duì)az31b鎂合金陽(yáng)極氧化過(guò)程、氧化膜微觀形貌、膜層厚度、氧化膜耐蝕性等的影響。結(jié)果表明:在恒電流陽(yáng)極氧化過(guò)程中,根據(jù)電壓-時(shí)間曲線,陽(yáng)極氧化過(guò)程可分為電壓快速升高階段、電壓緩慢升高階段、電壓相對(duì)穩(wěn)定階段。隨著電流密度的增大,電壓-時(shí)間曲線的斜率增大,電壓明顯增大,點(diǎn)火時(shí)間縮短,但對(duì)擊穿電壓影響不大;隨著電流密度的增加,膜層致密性、厚度、耐蝕性都呈先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)電流密度為1.5a/dm2時(shí),陽(yáng)極氧化膜的致密性和耐蝕性最好。

采用edax、xrd、sem對(duì)陽(yáng)極氧化膜的成分、結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行研究,通過(guò)對(duì)三種變形鎂合金陽(yáng)極氧化試驗(yàn)的對(duì)比,找出合金元素al對(duì)陽(yáng)極氧化各種指標(biāo)的影響。

陽(yáng)極氧化處理是提高鎂合金耐腐蝕性能的有效方法。在陽(yáng)極氧化工藝中,電解液組成對(duì)鎂合金氧化膜的性能有著至關(guān)重要的影響。本文概述了近年來(lái)該領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)電解液組成的研究進(jìn)展,期望為鎂合金陽(yáng)極氧化工藝研究提供參考。

回顧鎂合金陽(yáng)極氧化歷史,介紹制備工藝、電解液組成及作用,同時(shí)對(duì)鎂合金陽(yáng)極氧化機(jī)理進(jìn)行探討。隨著人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),世界能源的緊缺和氧化設(shè)備的不斷更新,認(rèn)為電參數(shù)如頻率、占空比、電壓和電流密度對(duì)氧化膜性能的影響、陽(yáng)極氧化電流效率的測(cè)定、氧化膜擴(kuò)散規(guī)律的研究和環(huán)保型電解液的開(kāi)發(fā)為未來(lái)鎂合金陽(yáng)極氧化研究的重點(diǎn)。

在堿性硅硼電解液體系中對(duì)az31鎂合金進(jìn)行電化學(xué)陽(yáng)極氧化成膜處理,用掃描電鏡觀察氧化膜微觀形貌,用電化學(xué)交流阻抗和tafel極化曲線測(cè)試表征陽(yáng)極氧化膜的耐腐蝕性能。結(jié)果表明,在較小的電流密度下所得陽(yáng)極氧化膜顆粒細(xì)密,但是短時(shí)間內(nèi)氧化膜對(duì)鎂合金基底覆蓋不完整;在過(guò)高的電流密度下所得氧化膜會(huì)出現(xiàn)較多的孔洞。這兩種結(jié)構(gòu)形態(tài)均不利于提高陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性能。在20ma/cm2下處理10min所得的氧化膜具有完整的形態(tài)和最好的耐蝕性能。

以nh4h2po4、naf和naoh組成基礎(chǔ)電解液,采用有機(jī)胺作為抑弧劑,對(duì)az91d鎂合金高壓陽(yáng)極氧化過(guò)程進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:有機(jī)胺對(duì)鎂合金的陽(yáng)極氧化有著顯著的抑弧效應(yīng),可使鎂合金的陽(yáng)極火花放電電壓提高50～80v。在抑制陽(yáng)極發(fā)生弧光放電的狀態(tài)下,鎂合金表面可以沉積一層致密、具有較高硬度和優(yōu)良耐蝕性能的氧化膜層。分析了有機(jī)胺對(duì)氧化膜層性能和表面形貌的影響以及不同有機(jī)胺在鎂合金陽(yáng)極氧化過(guò)程中的抑弧能力,并初步探討了有機(jī)胺在鎂合金陽(yáng)極氧化過(guò)程中的抑弧機(jī)理。

利用無(wú)鉻陽(yáng)極氧化技術(shù)在鎂-鋰合金表面生成了陽(yáng)極氧化膜,通過(guò)掃描電鏡、x射線衍射、極化曲線和電化學(xué)阻抗譜等測(cè)試技術(shù)對(duì)氧化膜進(jìn)行了表面形貌、晶相組成和耐蝕性能的研究。討論了在基本電解液里添加植酸對(duì)氧化膜性能的影響。研究結(jié)果表明:基本電解液中加入植酸后獲得的氧化膜表面形貌沒(méi)有得到很大改善,仍然存在孔洞;當(dāng)植酸的質(zhì)量濃度達(dá)到10.0g/l時(shí),可得到表面光滑亮白、耐蝕性最好的陽(yáng)極氧化膜。

1前言海水電池是儲(chǔ)備電池,使用前于式儲(chǔ)存。當(dāng)海水一進(jìn)人電池,電池建立起電壓,同時(shí)外電路有電流,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)裝置,按要求進(jìn)行工作。鎂合金陽(yáng)極是非?；顫姷?干式儲(chǔ)存時(shí),為防止大氣條件下的腐蝕,現(xiàn)在一般使電極表面生成鉻酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜來(lái)保護(hù)或經(jīng)過(guò)處理后密封保存。因鉻酸鹽膜很薄,且有裂紋等缺陷,耐海洋性大氣腐蝕能力很差。海洋性大氣是濕度大并含有cl的鹽霧,容易使電極發(fā)生孔蝕,故要求電極的保護(hù)

在既定的基礎(chǔ)電解液和實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件下,研究植酸、聚乙二醇和乙二醇等3種有機(jī)添加劑對(duì)鎂合金陽(yáng)極氧化膜耐蝕性能的影響。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分別采用掃描電鏡、點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)和極化曲線對(duì)氧化膜的表面形貌和耐蝕性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:當(dāng)植酸的質(zhì)量濃度為15.0g/l或聚乙二醇的質(zhì)量濃度為0.8g/l時(shí),氧化膜的耐蝕性能有較大提高;而乙二醇的加入不但沒(méi)有改善鎂合金陽(yáng)極氧化膜的耐蝕性能,反而使其變得更差。

采用陽(yáng)極氧化工藝對(duì)az91d鎂合金進(jìn)行表面處理,利用電化學(xué)阻抗譜(eis)方法研究az91d鎂合金陽(yáng)極氧化膜層在3.5%nacl溶液中的腐蝕過(guò)程。根據(jù)腐蝕過(guò)程阻抗譜的變化特點(diǎn),分別采用r(rq)(rq)模型和r(q(r(rq)))模型的等效電路來(lái)擬合陽(yáng)極氧化膜層在孔蝕誘導(dǎo)期和在孔蝕發(fā)展期的電化學(xué)阻抗譜圖。結(jié)果表明:在孔蝕誘導(dǎo)期,隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng),溶液電阻rsol和多孔層的電容yp有所增大,多孔層電阻rp和阻擋層電阻rb逐漸減小,彌散效應(yīng)指數(shù)np值基本不變,而阻擋層的電容yb和彌散效應(yīng)指數(shù)nb無(wú)明顯的規(guī)律性;在孔蝕發(fā)展期,隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng),溶液電阻rsol,彌散效應(yīng)指數(shù)n1和蝕孔內(nèi)的反應(yīng)電阻r2逐漸減小,電容y1逐漸增大,而蝕孔內(nèi)溶液電阻r1,蝕孔內(nèi)陽(yáng)極金屬/介質(zhì)界面的常相位角元件q2的電容y2及彌散效應(yīng)指數(shù)n2無(wú)明顯的規(guī)律性。

用交流穩(wěn)壓法和正交試驗(yàn)法對(duì)az40鎂合金進(jìn)行了陽(yáng)極氧化試驗(yàn),開(kāi)發(fā)出了一種新型環(huán)保型鎂合金陽(yáng)極氧化的電解液配方,添加一種新的成膜添加劑后,成膜速度加快;形成的陽(yáng)極氧化膜有良好的耐腐蝕性;經(jīng)過(guò)封孔工藝處理后,其自腐蝕電流密度為0.503μa/cm2;xrd分析表明氧化膜主要由基體元素mg及其氧化物mgo組成,另外還含有sio2和鎂的硅酸鹽;sem結(jié)果顯示氧化膜呈完整的陶瓷狀態(tài)。

封孔是進(jìn)一步提高鎂合金陽(yáng)極氧化膜耐蝕性的有效方法,主要方法有沸水、鉻酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、溶膠-凝膠以及有機(jī)物封孔,本文對(duì)以上幾種方法進(jìn)行了全面綜述。鑒于鎂合金陽(yáng)極氧化膜封孔技術(shù)目前還不成熟,需加強(qiáng)這方面研究以滿足鎂合金陽(yáng)極氧化工業(yè)應(yīng)用。