交變方法電源制備AZ91D微弧氧化膜及其穩(wěn)定性和失效過程研究.pdf

1、采用自制恒壓交變方波電源在鎂合金AZ91D表面制備高耐蝕微弧氧化膜，并用正交實驗法研究了交流方波電源參數(shù)（包括電壓，頻率和占空比等）對微弧氧化膜的厚度，微觀形貌和結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明交變方波電源的電壓、頻率和占空比對鎂合金AZ91D微弧氧化膜的厚度、表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)阻抗譜都有一定的影響。微弧氧化膜的厚度和孔隙率隨電壓和占空比的升高而增大，而頻率的影響則相反。微弧氧化膜的耐腐蝕性隨氧化膜厚度的增加而提高，但又隨氧化膜孔隙率的

2、增加而降低，所以氧化時所采用的電壓和占空比存在最佳值。
　　應(yīng)用傅里葉變換顯微紅外成像技術(shù)研究了鎂合金微弧氧化膜中Mg(OH)2的形成和轉(zhuǎn)變過程。微弧氧化膜中的Mg(OH)2伴隨著火花放電而產(chǎn)生，當(dāng)微弧氧化用電極表面沒有火花放電時，氧化膜中沒有Mg(OH)2。Mg(OH)2的含量和分布與火花放電的強度和位置有關(guān)，而火花放電的強度和位置與施加的電壓有關(guān)。氯離子可以吸附在微弧氧化膜的表面，將不溶性的Mg(OH)2轉(zhuǎn)變成可溶性的MgCl

3、2。同時，在水溶液中，Mg(OH)2比MgO穩(wěn)定，氧化膜中的MgO也會不斷的轉(zhuǎn)變成Mg(OH)2。由于MgO的轉(zhuǎn)變和Mg(OH)2的不斷溶解，促使本來被覆蓋的微孔和微觀裂縫逐漸暴露出來，電解液經(jīng)由這些通道與鎂合金基體接觸，從而引起鎂合金基體的腐蝕，氧化膜防護性能降低。
　　覆有微弧氧化膜的AZ91D在NaCl水溶液中的極化曲線表觀形式不僅受到微弧氧化膜組分和結(jié)構(gòu)的影響，而且也受到各種測試條件的影響，如氯離子的濃度，電解液的pH值，

4、陰極極化度和樣品的暴露面積等。在測量過程中，這些實驗條件會引起微弧氧化膜組分和結(jié)構(gòu)的變化。在NaCl溶液中，對于覆有微弧氧化膜的AZ91D來說，陰、陽極反應(yīng)的速率控制步驟分別為傳質(zhì)步驟和電荷轉(zhuǎn)移步驟。由于在測量過程中傳質(zhì)的影響無法忽略，所以用Tafel外推法從極化曲線上擬合出來的腐蝕電流Icorr不能準(zhǔn)確反映腐蝕速率，誤差難以避免。
　　由于微弧氧化膜本身多孔，且有些孔直接與基體相連，腐蝕介質(zhì)可以通過這些孔與鎂合金基體接觸，使覆有

5、微弧氧化膜的鎂合金局部表現(xiàn)出一定的活性。掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)可以原位檢測到這些具有活性的微小區(qū)域及其變化。實驗結(jié)果表明，微弧氧化膜表面的活性點或者活性區(qū)域的大小和分布與其本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，當(dāng)膜較厚且多孔時，一般表現(xiàn)為部分活性點的孕育、產(chǎn)生和發(fā)展;而當(dāng)膜較薄時，表現(xiàn)為少量的活性點和大片的活性區(qū)域共存。由于氯離子對微弧氧化膜在水溶液中的穩(wěn)定性有一定的影響，所以氧化膜中活性點的孕育、產(chǎn)生和發(fā)展也受到氯離子的影響。EIS和SECM實驗結(jié)果