az91d镁合金微弧氧化复合膜的制备及其耐蚀性研究【字数：11487】
镁及其合金作为结构材料具有密度小、强度高、弹性模量大，散热较好等优良性能,是当代的不可或缺的工程材料。然而，镁及其合金的化学性质活泼，易遭到腐蚀,故其应用方面受到较大限制，提高其耐腐蚀性能就显得尤为重要。本课题通过使用微弧氧化技术制得AZ91D镁合金氧化复合膜，并在酸、碱、盐溶液以及湖水条件下利用电化学腐蚀分析膜层耐蚀性。研究结果表明，经过微弧氧化后的镁合金在3%浓度的氯化钠溶液中腐蚀速率（0.21（g/m2·h））最快，在8%浓度的氢氧化钠溶液中腐蚀速率（0.01（g/m2·h））最慢。但相比于未经过微弧氧化的样品，其耐蚀性明显提高很多。
目录
1、绪论 1
1.1镁及其合金的概述 1
1.2镁合金的表面处理方法 1
1.2.1阳极氧化技术 1
1.2.2气相沉积 1
1.2.3激光改性 1
1.2.4电镀 1
1.2.5微弧氧化 2
1.2.6电化学腐蚀 2
1.3 本课题研究内容 2
2、实验部分 4
2.1实验材料与试剂 4
2.2实验仪器 4
2.3实验过程 5
2.3.1 预处理 5
2.3.2 实验准备 5
2.3.3 实验过程 5
2.3.4 电化学腐蚀 5
3、实验结果与分析 7
3.1试样制备 7
3.2 塔菲尔曲线及交流阻抗谱分析 7
3.2.1 同浓度不同溶液镀件与未镀件耐蚀性 7
3.2.2同溶液不同浓度镀件与未镀件耐蚀性 17
3.2.3湖水中镀件与未镀件耐蚀性 28
结论 30
参考文献 31
致谢 32
1、绪论
1.1镁及其合金的概述
镁合金作为一种金属材料， 与其它金属材料相比，镁合金具有密度小、比强度高、有着良好的机械加工性能以及再循环利用的特点，在当代作为结构材料广泛应用于汽车、航空及电子工业[1]。在中国制造业的升级过程中发展较好。作为资金、材料密集行业，原材料价格稳定和较低水平、铸造件行业的整合集 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
中、技术研发行业的进步等都有利于镁合金行业的发展，市场也较为看好。但是，镁合金的化学性质较为活泼，镁及镁合金在空气中的氧化膜致密系数比为 0.79，并且镁的电位负数较大，约为–2.36 V，在它服役过程中表现出较差的耐蚀性，因此需要对其表面进行处理来减缓腐蚀[2]。
1.2镁合金的表面处理方法
常用的镁合金表面处理方法有阳极氧化、气相沉积、激光改性、电镀等[3]。
1.2.1阳极氧化技术
阳极氧化是利用外加电流在金属制品上形成一层氧化膜（金属氧化物）的过程[4]。但是该过程需要在高压下进行的，成膜时间较长，且对溶液温度限制严格，工艺流程较复杂，处理后的耐蚀性提高不大[5]。
1.2.2气相沉积
气相沉积则是将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后使他们相互之间发生物理、化学反应，在工件表面形成一种新的金属、非金属或其他化合物涂层[6]。气相沉积虽然效果较好，但是，工艺复杂，设备要求高，对相关工作人员技术要求较高，难以大规模运行[7]。
1.2.3激光改性
激光改性，又称激光表面改良技术，是利用激光束极快地加热工件表面，改变材料表面的结构，从而使材料表层的物理、化学、力学性能发生变化的方法[8]。激光改性较为环保，但对材料有所损伤，操作不当会导致材料晶粒细化，相变硬化等问题。
1.2.4电镀
电镀工艺是利用电解原理在所需金属体表面上铺上一层金属或合金的方法[9]。电镀原理是在含有预镀金属的盐类溶液中，将被镀基体金属当作阴极，通过电解作用，使镀液中预镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法[10]。虽然成本较低，但需要进行预处理，这便造成了效率问。
1.2.5微弧氧化
从上面几种工艺可以看出各种优略，因此选择采用微弧氧化技术对镁合金进行镀膜处理，使得镁合金获得良好的耐蚀层，以满足其不同的功能需要[11]。
微弧氧化技术，即等离子体电解氧化表面陶瓷化技术，是指在普通阳极氧化的基础上，通过电解液与相应电参数的组合，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁等金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法[12]。该技术是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加合适的电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互反应，电流作用下在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等其他因素的配合下，在金属表面形成陶瓷氧化膜层，达到工件表面强化的目的[13]。除此之外，微弧氧化技术的突出特点是：（1）在很大程度上提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，最高可达3000HV，可与硬质合金相媲美，经过这样的处理可大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度[14]；（2）经过微弧氧化后的材料，其表面会形成氧化膜，从而拥有良好的耐磨损性能；（3）微弧氧化后的材料耐热性及抗腐蚀性也有所提高。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术拥有着广阔的应用前景；（4）有着良好的绝缘性能，绝缘电阻相比普通材料高很多。（5）无论是电解液还是使用过后的废弃溶液，都是环保无污染的，其排放符合环保要求。（6）微弧氧化技术稳定可靠,设备简单。仅需要电源控制系统、冷却装置、氧化槽三个装置[15]。（7）反应在常温下即可进行，操作十分方便，易于初学者掌握。（8）陶瓷膜是基体原位生长的，结合牢固，致密均匀。
1.2.6电化学腐蚀
电化学腐蚀就是由金属和电解质组成电极，在一定条件下，达到原电池形成条件，使得金属表面发生腐蚀的现象。电化学腐蚀是比较常见的一种腐蚀方式，通常情况下，较为活泼的金属接触到电解质溶液都会发生电化学腐蚀。从化学平衡上讲，当化学反应腐蚀的正、逆反应到达平衡时，腐蚀才会正式开始。阳极上金属被氧化，激活相应金属离子并分散至金属表面，溶液中的离子吸收从金属中释放出来的金属离子，二者相结合，形成进一步反应，直至平衡。由于电化学腐蚀期间，电流会产生，因此可使用电化学相关设备检测电流腐蚀速率，以此为依据检测金属腐蚀快慢。
目录
1、绪论 1
1.1镁及其合金的概述 1
1.2镁合金的表面处理方法 1
1.2.1阳极氧化技术 1
1.2.2气相沉积 1
1.2.3激光改性 1
1.2.4电镀 1
1.2.5微弧氧化 2
1.2.6电化学腐蚀 2
1.3 本课题研究内容 2
2、实验部分 4
2.1实验材料与试剂 4
2.2实验仪器 4
2.3实验过程 5
2.3.1 预处理 5
2.3.2 实验准备 5
2.3.3 实验过程 5
2.3.4 电化学腐蚀 5
3、实验结果与分析 7
3.1试样制备 7
3.2 塔菲尔曲线及交流阻抗谱分析 7
3.2.1 同浓度不同溶液镀件与未镀件耐蚀性 7
3.2.2同溶液不同浓度镀件与未镀件耐蚀性 17
3.2.3湖水中镀件与未镀件耐蚀性 28
结论 30
参考文献 31
致谢 32
1、绪论
1.1镁及其合金的概述
镁合金作为一种金属材料， 与其它金属材料相比，镁合金具有密度小、比强度高、有着良好的机械加工性能以及再循环利用的特点，在当代作为结构材料广泛应用于汽车、航空及电子工业[1]。在中国制造业的升级过程中发展较好。作为资金、材料密集行业，原材料价格稳定和较低水平、铸造件行业的整合集 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
中、技术研发行业的进步等都有利于镁合金行业的发展，市场也较为看好。但是，镁合金的化学性质较为活泼，镁及镁合金在空气中的氧化膜致密系数比为 0.79，并且镁的电位负数较大，约为–2.36 V，在它服役过程中表现出较差的耐蚀性，因此需要对其表面进行处理来减缓腐蚀[2]。
1.2镁合金的表面处理方法
常用的镁合金表面处理方法有阳极氧化、气相沉积、激光改性、电镀等[3]。
1.2.1阳极氧化技术
阳极氧化是利用外加电流在金属制品上形成一层氧化膜（金属氧化物）的过程[4]。但是该过程需要在高压下进行的，成膜时间较长，且对溶液温度限制严格，工艺流程较复杂，处理后的耐蚀性提高不大[5]。
1.2.2气相沉积
气相沉积则是将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后使他们相互之间发生物理、化学反应，在工件表面形成一种新的金属、非金属或其他化合物涂层[6]。气相沉积虽然效果较好，但是，工艺复杂，设备要求高，对相关工作人员技术要求较高，难以大规模运行[7]。
1.2.3激光改性
激光改性，又称激光表面改良技术，是利用激光束极快地加热工件表面，改变材料表面的结构，从而使材料表层的物理、化学、力学性能发生变化的方法[8]。激光改性较为环保，但对材料有所损伤，操作不当会导致材料晶粒细化，相变硬化等问题。
1.2.4电镀
电镀工艺是利用电解原理在所需金属体表面上铺上一层金属或合金的方法[9]。电镀原理是在含有预镀金属的盐类溶液中，将被镀基体金属当作阴极，通过电解作用，使镀液中预镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法[10]。虽然成本较低，但需要进行预处理，这便造成了效率问。
1.2.5微弧氧化
从上面几种工艺可以看出各种优略，因此选择采用微弧氧化技术对镁合金进行镀膜处理，使得镁合金获得良好的耐蚀层，以满足其不同的功能需要[11]。
微弧氧化技术，即等离子体电解氧化表面陶瓷化技术，是指在普通阳极氧化的基础上，通过电解液与相应电参数的组合，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁等金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法[12]。该技术是通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加合适的电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互反应，电流作用下在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等其他因素的配合下，在金属表面形成陶瓷氧化膜层，达到工件表面强化的目的[13]。除此之外，微弧氧化技术的突出特点是：（1）在很大程度上提高了材料的表面硬度，显微硬度在1000至2000HV，最高可达3000HV，可与硬质合金相媲美，经过这样的处理可大大超过热处理后的高碳钢、高合金钢和高速工具钢的硬度[14]；（2）经过微弧氧化后的材料，其表面会形成氧化膜，从而拥有良好的耐磨损性能；（3）微弧氧化后的材料耐热性及抗腐蚀性也有所提高。这从根本上克服了铝、镁、钛合金材料在应用中的缺点，因此该技术拥有着广阔的应用前景；（4）有着良好的绝缘性能，绝缘电阻相比普通材料高很多。（5）无论是电解液还是使用过后的废弃溶液，都是环保无污染的，其排放符合环保要求。（6）微弧氧化技术稳定可靠,设备简单。仅需要电源控制系统、冷却装置、氧化槽三个装置[15]。（7）反应在常温下即可进行，操作十分方便，易于初学者掌握。（8）陶瓷膜是基体原位生长的，结合牢固，致密均匀。
1.2.6电化学腐蚀
电化学腐蚀就是由金属和电解质组成电极，在一定条件下，达到原电池形成条件，使得金属表面发生腐蚀的现象。电化学腐蚀是比较常见的一种腐蚀方式，通常情况下，较为活泼的金属接触到电解质溶液都会发生电化学腐蚀。从化学平衡上讲，当化学反应腐蚀的正、逆反应到达平衡时，腐蚀才会正式开始。阳极上金属被氧化，激活相应金属离子并分散至金属表面，溶液中的离子吸收从金属中释放出来的金属离子，二者相结合，形成进一步反应，直至平衡。由于电化学腐蚀期间，电流会产生，因此可使用电化学相关设备检测电流腐蚀速率，以此为依据检测金属腐蚀快慢。
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