镁合金微等离子体氧化陶瓷膜的制备及其耐腐蚀性能研究

摘要

镁合金具有比强度、比刚度高，导热、导电性优良、无磁性与电磁屏蔽特性，良好的机械加工性能等优点，并对环境无任何不良影响。是一种非常理想的现代工业结构材料，已经广泛应用于航空航天、交通，电子工业等领域。我国镁资源丰富，随着近年来镁合金冶金及加工成型技术的不断成熟，镁合金的应用范围不断扩大，展现出广阔的产业化前景。但是镁的负电性很强，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中均会遭受严重的腐蚀。镁合金表现出的这些不耐腐蚀的性能严重的阻碍了镁合金产品在应用中发挥优势,限制了其应用的范围。要使镁合金的优越性能得到充分的发挥,更好的服务于人类,就必须解决其不耐腐蚀的缺点。 在众多的镁合金表面处理技术中，微等离子体氧化具有工艺简单、成本低、发展潜力大、陶瓷膜性能优良等特点，是目前公认的最有潜力的镁合金表面处理方法之一。本文旨在从镁合金微等离子体氧化的工艺出发，研究制备陶瓷膜的必需条件和影响陶瓷膜生长速度及其质量的因素。另外，本文还对陶瓷膜的生长方式、结构及其腐蚀机理进行了探讨。 在试验研究部分，确定了以硅酸盐、磷酸盐和氟化物为主的复合电解液体系；对电源、电参数的研究发现，直流脉冲下，电流密度2A/dm2、电压300V是镁合金微等离子体氧化较为合适的电参数；对电解液性质的研究发现，控制溶液的电导率在4（Ω·m）-1左右、Ph值在12.3-14.5、温度在20℃左右，可以快速制备较高质量的微等离子体氧化膜，并有利于电解液的稳定；对提高陶瓷膜耐腐蚀性能措施的研究表明，沸水封孔和石蜡封孔均能提高其耐腐蚀性能，其中石蜡封孔更有利于提高常温下陶瓷膜的耐腐蚀性能。 在讨论部分，对微等离子体氧化陶瓷膜的生长方式和结构进行了探讨，提出陶瓷膜由结合层、致密层和疏松层三层构成模型，并在此模型的基础上对微等离子体氧化膜的腐蚀机理进行探讨，探讨发现，陶瓷膜的耐腐蚀性能正比于陶瓷膜的累计层数和致密度。对电解液失效的探讨发现，电解液温度和使用时间是导致电解液失效的主要外部因素。