镁合金微弧氧化-磁控溅射镀镍复合膜制备及耐蚀性研究

摘要

镁及其合金作为结构材料具有密度小、强度大、无毒等优良性能，被誉为―21世纪的绿色工程材料‖。但是，镁及其合金的化学性质活泼，易受到腐蚀，故其应用受到较大限制，提高其耐腐蚀性能就显得尤为重要。本文利用微弧氧化-磁控溅射镀镍技术，在AZ31镁合金的表面原位生长耐蚀性能良好的复合膜层，并探讨了各个工艺条件对膜层耐蚀性能的影响。采用微弧氧化-磁控溅射技术在镁合金的表面原位制备复合膜层尚未见报导，这为提高镁合金耐蚀性能的研究提供了一条新路径。
　　实验表明：当复合电解液硅酸钠15g/L、磷酸钠5g/L、氢氧化钾2g/L、氟化钠4g/L，电流密度6A/dm2、频率1000Hz、占空比10％、反应时间300s时微弧氧化膜层的耐蚀性能达到最优。最优微弧氧化体系下膜层厚度为23μm，膜层主要由MgO和MgSiO3组成，截面形貌显示膜层主要由过渡层、致密层和疏松层组成；结合力测试表明膜层与基底结合良好。交流阻抗(EIS)结果显示膜层在3.5wt.%的NaCl溶液中浸泡初期和中期具有很强的耐腐蚀性能。浸泡后期膜层逐渐发生点蚀，并随着浸泡时间的延长，膜层的点蚀逐渐在整个截面延展开来，并最终全面腐蚀膜层。
　　在此基础上，进一步进行磁控溅射镀镍制备复合膜层。研究发现当磁控溅射压强0.8Pa，溅射功率75W，溅射时间75min时膜层的耐蚀性为最优。研究表明溅射镍为无定形态的镍膜层并伴随有少许的氧化镍生成。镍层的表面平整与否与微弧氧化层有很大的关系。结合力测试表明整个膜层与基底的结合性能良好。膜层通过溅射镀镍后膜层的腐蚀电压有很大程度的提高，弥补了微弧氧化的不足。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 镁合金的腐蚀

1.3 镁合金耐腐蚀处理研究现状

1.4 微弧氧化

1.5 磁控溅射

1.6 镁合金表面复合处理技术研究现状

1.7 本课题主要研究内容

第2章 试验材料及研究方法

2.1 试验材料及化学试剂

2.2 试验设备

2.3 试验方法

2.4 样品测试

第3章 镁合金微弧氧化耐蚀性膜层的制备及表征

3.1 镁合金的微弧氧化电解液的优化

3.2 微弧氧化电源频率的调节

3.3微弧氧化电源占空比的调节

3.4微弧氧化电源电流密度的调节

3.5微弧氧化反应时间的调节

3.6最优微弧氧化体系下膜层组织结构和腐蚀过程分析

3.7 本章小结

第4章 镁合金磁控溅射复合耐蚀性膜层的制备及表征

4.1 磁控溅射气压的调节

4.2 磁控溅射功率的调节

4.3 磁控溅射时间的调节

4.4 最优体系下复合膜层组织结构和腐蚀过程分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢