鎂基材料微弧氧化工藝控制及膜層缺陷修復(fù)技術(shù)研究.pdf

1、鎂基材料易腐蝕的缺點(diǎn)限制其應(yīng)用范圍。通過微弧氧化表面處理可在鎂基材料表面原位生成一層具有防護(hù)性的陶瓷層，增強(qiáng)其耐蝕性。但是，受鎂基體自身特點(diǎn)的限制，鎂基材料表面微弧氧化陶瓷層的致密度通常較其它閥金屬微弧氧化陶瓷層的致密度低，使其防腐性能受限。本文通過電解液添加劑的選擇和優(yōu)化，以及改變電源模式來控制微弧氧化過程中火花放電狀態(tài)，提高鎂基材料微弧氧化陶瓷層的致密度；在此基礎(chǔ)上采用硅烷化后處理來封閉微弧氧化陶瓷層中的微孔缺陷，進(jìn)一步提高鎂基材料

2、微弧氧化陶瓷層的腐蝕防護(hù)性能。
　　本研究選用 AZ91D鎂合金、ZnO@Al18B4O33w/AZ91鎂基復(fù)合材料和Al18B4O33w/AZ91鎂基復(fù)合材料作為基底材料進(jìn)行微弧氧化處理。首先探索電解液添加劑對(duì) AZ91D鎂合金微弧氧化行為的影響，篩選出可以顯著提高微弧氧化陶瓷層腐蝕防護(hù)作用的添加劑種類及其濃度；然后考察氧化時(shí)間和電源控制模式對(duì) AZ91D鎂合金微弧氧化陶瓷層耐蝕性的影響。應(yīng)用上述實(shí)驗(yàn)獲得的優(yōu)化工藝對(duì)鎂基復(fù)合材料

3、進(jìn)行微弧氧化處理，考察微弧氧化陶瓷層對(duì)鎂基復(fù)合材料的腐蝕防護(hù)效果。最后對(duì)微弧氧化陶瓷層進(jìn)行硅烷化處理，封閉微弧氧化過程中形成的放電殘留微孔和微裂紋等結(jié)構(gòu)缺陷，以期進(jìn)一步提高鎂基材料微弧氧化陶瓷層的腐蝕防護(hù)性能。
　　利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察不同工藝下制備的微弧氧化陶瓷層的微觀形貌和硅烷化處理后的膜層缺陷封閉效果；通過接觸角測(cè)試考察膜層的疏水性；通過動(dòng)電位極化、中性鹽霧實(shí)驗(yàn)以及電化學(xué)阻抗譜（EIS）研究微弧氧化陶瓷層的耐腐蝕

4、性能及腐蝕行為。研究結(jié)果表明：
　　在硅酸鹽體系基礎(chǔ)溶液中加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┖?，可?AZ91D鎂合金在微弧氧化過程中的火花放電狀態(tài)變得均勻、密集，火花尺度減小，放電劇烈程度降低。密集、均勻的火花放電有利于提高微弧氧化陶瓷層的致密度，增大腐蝕介質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物的擴(kuò)散阻力，從而提高陶瓷層的腐蝕防護(hù)性能。本研究篩選的有效添加劑包括苯并三氮唑、鄰苯二甲酸氫鉀、丙三醇、檸檬酸鈉、聚環(huán)氧乙烷、偏鋁酸鈉和四硼酸鈉，其中鄰苯二甲酸氫鉀，偏鋁酸鈉和四硼

5、酸鈉的優(yōu)化效果最佳。
　　隨氧化時(shí)間的延長，鎂基材料微弧氧化陶瓷層厚度逐漸增大，在不限壓模式下，致密度下降，耐蝕性先升高，后下降；在限壓模式下，陶瓷層厚度的增大并沒有使致密度下降，耐蝕性升高。
　　增強(qiáng)相的加入使鎂基復(fù)合材料的耐蝕性低于基體合金，但經(jīng)過相同的微弧氧化工藝處理后，復(fù)合材料耐蝕性反而高于基體合金，并且添加劑對(duì)鎂基復(fù)合材料微弧氧化陶瓷層耐蝕性的提高效果也較鎂合金更加顯著。這可能是由于增強(qiáng)相 Al18B4O33晶須不