az31镁合金微弧氧化封孔处理层的制备与表征【字数：9736】
本文使用KJDX-MAO-10型号的微弧氧化电源,在硅酸盐体系中制得AZ31镁合金微弧氧化陶瓷层，对陶瓷层进行沸水封孔处理和光固化材料封孔处理，探索封孔方式及和封孔参数的变化对微弧氧化陶瓷层性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜的测试方法，分析膜层的元素组成，观察陶瓷膜层表面形貌，通过塔菲尔图、电化学阻抗谱研究陶瓷膜层的耐腐蚀性。结果表明经过封孔处理的陶瓷层明显比未经过封孔处理的陶瓷层的抗腐蚀能力要强，未经过封孔处理的陶瓷层的腐蚀速率为7×10-3g/m2h,经过封孔处理的陶瓷层的腐蚀速率最小的为5.8×10-5g/m2h，约比未经过封孔处理的陶瓷层的腐蚀速率小2个数量级。沸水封孔对陶瓷层的封孔效果优于光固化材料封孔的封孔效果，光固化材料进行封孔容易与金属膜层分离，结合不紧密，封孔效果不好，不建议采用。沸水封孔时温度与保温时间对封孔效果的影响较大，100℃保温10min制得的陶瓷层的腐蚀速率为4×10-4g/m2h，约为90℃保温10min制得的陶瓷膜层的一半;90℃25min制得的陶瓷层的腐蚀速率为5.8×10-5g/m2h，约比90℃10min制得的陶瓷层小1个数量级。陶瓷层的耐蚀性与沸水封孔的温度和保温时间成正比。在沸水封孔中加入添加剂对封孔效果影响很小，可忽略不计。封孔效果最好的方式为沸水封孔，参数为纯水，温度90℃，保温时间25min。
目录
第1章 绪论 1
1.1镁合金 1
1.2微弧氧化 1
1.2.1微弧氧化简介 1
1.2.2微弧氧化的发展 1
1.2.3微弧氧化的原理 2
1.2.4微弧氧化技术特点 3
1.2.5微弧氧化膜层特点 3
1.3封孔工艺 4
1.3.1封孔技术的发展及分类 4
1.3.2沸水封孔 4
1.3.3光固化封孔 4
1.4本文研究意义和主要内容 5
1.4.1研究意义 5
1.4.2研究内容 5
第2章 实验部分 6
2.1试验材料 6
2.1.1基体 6
2.1.2药品试剂 6
2.1.3实验设备 7
2.2.实验 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
过程 7
2.2.1试样的制备及预处理 7
2.2.2配制电解液 7
2.2.3微弧氧化 8
2.2.4沸水封孔 8
2.2.5光固化封孔 9
2.3检测方法 10
2.3.1陶瓷膜层耐腐蚀性能分析 10
2.3.2陶瓷膜层表面形貌分析 11
2.3.3陶瓷膜相组成分析 11
第3章结果与讨论 13
3.1沸水封孔参数对膜层耐蚀的影响 13
3.1.1温度对膜层耐蚀性的影响 13
3.1.2保温时间对膜层耐蚀性的影响 13
3.1.3添加剂对膜层耐蚀性的影响 14
3.2光固化封孔对膜层耐蚀性的影响 15
3.3封孔处理对膜层的耐蚀性的影响 15
3.4陶瓷层微观形貌分析 16
3.4.1等温不等时间沸水封孔处理层的微观形貌 16
3.4.2等时间不等温沸水封孔处理层的微观形貌 17
3.4.3加入添加剂沸水封孔处理层的微观形貌 18
3.4.4光固化封孔处理层的微观形貌 18
3.5物相分析 19
结论 21
参考文献 22
致谢 23
第1章 绪论
1.1镁合金
镁合金为高性能轻质结构材料，比重与塑料的比重相似。它的刚性和强度不低于铝。它具有很强的抗振动，抗电磁，导热和导电性，可以完全回收而不会污染[1]。镁合金重量轻，密度仅为1.7 kg/m3，比铝合金和钢的强度还要高，它的比刚度也接近于铝合金和钢。它能够承担一定的负荷，铸造性能和尺寸稳定性能良好，阻尼能力比铝合金还要高，非常适合用于汽车生产、航空航天、笔记本电脑、手机、运动器材等领域[2]。然而，镁的化学性质是活性的，并且天然存在的表面氧化膜具有差的耐腐蚀性，不能保护他，因此其应用受到很大限制。为了发挥镁合金的优异性能，必须进行有效的保护处理[3]。
1.2微弧氧化
1.2.1微弧氧化简介
微弧氧化是在Al、Mg、Ti等金属表面原位生长一层陶瓷层的技术。换而言之就是在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生反应，从而在以铝、镁、钛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，通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加一定的电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到表面强化的目的[4]。
1.2.2微弧氧化的发展
微弧氧化技术的发展可以追溯到20世纪30年代初。来自德国的科学家Gunterschulze和Betz首次报道，浸入溶液中的金属表面会在高压电场的作用下产生火花。通过观察和研究，他们发现利用这种电火花现象可以在金属表面上成功地制备陶瓷氧化膜。由于氧化膜的保护作用，最初采用该技术用于提高镁合金的耐腐蚀性能[5]。自20世纪70年代以来，在苏联，美国，德国和其他国家加速了微弧氧化技术的研究和开发，因为他们意识到这项技术的巨大应用潜力。美国伊利诺伊大学，德国卡尔马克斯理工大学等机构对具有直流或单相脉冲电源模式的，分别对铝，钛等阀门的金属火花放电沉积膜层进行了全面分析和研究。和传统的阳极氧化技术作比较，这个技术的最大改进是在氧化过程中在金属表面产生的微等离子体可以在高温高压下烧结成结晶状态。1977年，苏联的无机化学研究所的研究人员开始着手研究开发这项技术。他们采取了交流电压模式，获得了类似的膜，并将此技术命名为微弧氧化。至此，微弧氧化技术得到了极大的发展。但到目前为止，镁合金火花放电阳极氧化技术依然处于研发阶段。
从发现火花放电现象至到今天, 人们对于微弧氧化的机理和过程的认识也在不断地发生变化, 所以不同时期对这一工艺技术的命名也不一样。以时间为序, 先后出现了火花阳极氧化、阳极火花沉积、微弧阳极氧化、微弧放电氧化、微等离子体阳极氧化、等离子体电解氧化、电子等离子体氧化、等离子微放电氧化、火花放电阳极氧化和微弧氧化等名称[6]。虽然它们的名称不一样, 但是它们的本质和过程都是相同的。
我国在近代也开始对微弧氧化技术投向了关注的眼光, 开始以耐磨、耐腐蚀和装饰性膜层的形式走向了实用阶段, 不过现在仍然处于刚刚起步的阶段。
总体上来说, 国外对微弧氧化技术的研究水平要略领先于国内, 但是目前无论是我们国内还是国外都还没有进入将微弧氧化技术投入大规模工业应用的阶段。因此我们还要通过大量的研究和实验,加深对这一技术的理解和掌握，依靠微弧氧化技术制备出性能更加优秀的陶瓷层, 让它能在实际生活中应用于更多更广阔的领域。
目录
第1章 绪论 1
1.1镁合金 1
1.2微弧氧化 1
1.2.1微弧氧化简介 1
1.2.2微弧氧化的发展 1
1.2.3微弧氧化的原理 2
1.2.4微弧氧化技术特点 3
1.2.5微弧氧化膜层特点 3
1.3封孔工艺 4
1.3.1封孔技术的发展及分类 4
1.3.2沸水封孔 4
1.3.3光固化封孔 4
1.4本文研究意义和主要内容 5
1.4.1研究意义 5
1.4.2研究内容 5
第2章 实验部分 6
2.1试验材料 6
2.1.1基体 6
2.1.2药品试剂 6
2.1.3实验设备 7
2.2.实验 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
过程 7
2.2.1试样的制备及预处理 7
2.2.2配制电解液 7
2.2.3微弧氧化 8
2.2.4沸水封孔 8
2.2.5光固化封孔 9
2.3检测方法 10
2.3.1陶瓷膜层耐腐蚀性能分析 10
2.3.2陶瓷膜层表面形貌分析 11
2.3.3陶瓷膜相组成分析 11
第3章结果与讨论 13
3.1沸水封孔参数对膜层耐蚀的影响 13
3.1.1温度对膜层耐蚀性的影响 13
3.1.2保温时间对膜层耐蚀性的影响 13
3.1.3添加剂对膜层耐蚀性的影响 14
3.2光固化封孔对膜层耐蚀性的影响 15
3.3封孔处理对膜层的耐蚀性的影响 15
3.4陶瓷层微观形貌分析 16
3.4.1等温不等时间沸水封孔处理层的微观形貌 16
3.4.2等时间不等温沸水封孔处理层的微观形貌 17
3.4.3加入添加剂沸水封孔处理层的微观形貌 18
3.4.4光固化封孔处理层的微观形貌 18
3.5物相分析 19
结论 21
参考文献 22
致谢 23
第1章 绪论
1.1镁合金
镁合金为高性能轻质结构材料，比重与塑料的比重相似。它的刚性和强度不低于铝。它具有很强的抗振动，抗电磁，导热和导电性，可以完全回收而不会污染[1]。镁合金重量轻，密度仅为1.7 kg/m3，比铝合金和钢的强度还要高，它的比刚度也接近于铝合金和钢。它能够承担一定的负荷，铸造性能和尺寸稳定性能良好，阻尼能力比铝合金还要高，非常适合用于汽车生产、航空航天、笔记本电脑、手机、运动器材等领域[2]。然而，镁的化学性质是活性的，并且天然存在的表面氧化膜具有差的耐腐蚀性，不能保护他，因此其应用受到很大限制。为了发挥镁合金的优异性能，必须进行有效的保护处理[3]。
1.2微弧氧化
1.2.1微弧氧化简介
微弧氧化是在Al、Mg、Ti等金属表面原位生长一层陶瓷层的技术。换而言之就是在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生反应，从而在以铝、镁、钛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，通过用专用的微弧氧化电源在工件上施加一定的电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到表面强化的目的[4]。
1.2.2微弧氧化的发展
微弧氧化技术的发展可以追溯到20世纪30年代初。来自德国的科学家Gunterschulze和Betz首次报道，浸入溶液中的金属表面会在高压电场的作用下产生火花。通过观察和研究，他们发现利用这种电火花现象可以在金属表面上成功地制备陶瓷氧化膜。由于氧化膜的保护作用，最初采用该技术用于提高镁合金的耐腐蚀性能[5]。自20世纪70年代以来，在苏联，美国，德国和其他国家加速了微弧氧化技术的研究和开发，因为他们意识到这项技术的巨大应用潜力。美国伊利诺伊大学，德国卡尔马克斯理工大学等机构对具有直流或单相脉冲电源模式的，分别对铝，钛等阀门的金属火花放电沉积膜层进行了全面分析和研究。和传统的阳极氧化技术作比较，这个技术的最大改进是在氧化过程中在金属表面产生的微等离子体可以在高温高压下烧结成结晶状态。1977年，苏联的无机化学研究所的研究人员开始着手研究开发这项技术。他们采取了交流电压模式，获得了类似的膜，并将此技术命名为微弧氧化。至此，微弧氧化技术得到了极大的发展。但到目前为止，镁合金火花放电阳极氧化技术依然处于研发阶段。
从发现火花放电现象至到今天, 人们对于微弧氧化的机理和过程的认识也在不断地发生变化, 所以不同时期对这一工艺技术的命名也不一样。以时间为序, 先后出现了火花阳极氧化、阳极火花沉积、微弧阳极氧化、微弧放电氧化、微等离子体阳极氧化、等离子体电解氧化、电子等离子体氧化、等离子微放电氧化、火花放电阳极氧化和微弧氧化等名称[6]。虽然它们的名称不一样, 但是它们的本质和过程都是相同的。
我国在近代也开始对微弧氧化技术投向了关注的眼光, 开始以耐磨、耐腐蚀和装饰性膜层的形式走向了实用阶段, 不过现在仍然处于刚刚起步的阶段。
总体上来说, 国外对微弧氧化技术的研究水平要略领先于国内, 但是目前无论是我们国内还是国外都还没有进入将微弧氧化技术投入大规模工业应用的阶段。因此我们还要通过大量的研究和实验,加深对这一技术的理解和掌握，依靠微弧氧化技术制备出性能更加优秀的陶瓷层, 让它能在实际生活中应用于更多更广阔的领域。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/yyhx/32.html
