粉体复合镁合金微弧氧化膜层的制备和性能的研究

摘要

镁合金以其优良的性能被广泛的应用。然而镁较负的电位使其需进行表面处理提高抗腐蚀能力。镁合金经微弧氧化处理后能显著提高基体的耐蚀性和强度。本文通过向电解液中加入功能粉体，利用微弧氧化技术，在基体合金表面形成粉体复合微弧氧化膜。研究添加的不同功能粉体对微弧氧化膜性能的影响，并采用SEM、XRD、电化学测试、点滴试验等检测手段进行膜层性能的检测。本研究主要内容包括：
　　⑴电解液中加入溶胶-凝胶法制得的铁氧体粉体，利用微弧氧化技术，在基体合金表面制出粉体复合膜。研究了电解液配方、粉体添加量、外加磁场等对复合膜层的影响，优化出了最佳的基础电解液配方及粉体的添加量。结果表明，加入纳米铁氧体粉体后膜层表面的孔洞和裂纹减少，膜层相成分增加了铁氧体相，膜层中 Fe、Ba、Zn三种元素含量显著提高，复合膜层的腐蚀电位由微弧氧化膜的-1.089V增加到-0.869V，腐蚀电流由2.26×10-6A减小到2.95×10-7A，耐蚀性明显提高。外加磁铁条件可以促进复合膜层中铁氧体的含量，提高膜层的耐蚀性能，膜层的腐蚀电位由-0.869V提高到-0.813V，腐蚀电流由2.95×10-7A下降到1.86×10-7A。
　　⑵电解液中加入液相还原法制备的纳米镍粉，在镁合金表面制备出镍粉复合微弧氧化膜层。研究了粉体的添加对复合膜层耐蚀性及微观组织结构的影响，优化出了最佳的粉体添加量，并分析了甘油的加入及封闭实验对膜层性能的影响。结果表明，加入粉体后，复合膜层的表面光滑致密，孔洞量及尺寸减小，耐蚀性能明显提高，复合膜腐蚀电位为-0.843V，腐蚀电流为4.682×10-7A。甘油的加入可以使微弧氧化反应变得稳定，膜层放电孔径变小，提高了膜层的致密性和抗腐蚀能力，腐蚀电位为-0.832V，腐蚀电流为1.436×10-7A。封闭实验可以减少复合膜层的微孔数量，使膜层几乎无微孔和裂纹，提高膜层的抗腐蚀能力。
　　⑶通过化学镀的方法制备镍包覆SiC粉体，将制得的粉体加入到电解液中制备粉体复合微弧氧化膜。实验研究了镍包覆SiC粉体的添加对复合膜层耐蚀性及微观组织结构的影响，确定了实验的粉体添加量，并分析了超声波分散条件及封闭实验对膜层的影响。结果表明，粉体复合后的微弧氧化膜层表面致密，孔洞减少，几乎无裂纹，膜层的耐蚀性能有所提高，腐蚀电位为-0.913V，腐蚀电流为1.548×10-6A。超声波条件促进膜层中镍包覆SiC粉体的含量，增加膜层的耐蚀性能，腐蚀电位为-0.902V，腐蚀电流为4.164×10-7A。封闭实验可以减少复合膜层的微孔数量，使膜层几乎无微孔和裂纹，提高膜层的抗腐蚀能力。

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第1章 绪论

1.1 镁及镁合金简介

1.2 镁及镁合金的腐蚀

1.3 常见的镁合金表面处理技术

1.4 微弧氧化技术概述

1.5 本课题研究的主要内容

1.6 本课题的特点及创新之处

第2章 实验条件和检测方法

2.1 实验材料

2.2 实验仪器及设备

2.3 实验药品

2.4 实验方法

2.5 正交试验

2.6 膜层性能测试方法

第3章 磁性铁氧体复合镁合金微弧氧化膜的研究

3.1 前言

3.2 微弧氧化电解液配方和实验参数的研究

3.3 微弧氧化工艺的优化

3.4 磁性铁氧体的制备

3.5 磁性铁氧体改性镁合金微弧氧化工艺的研究

3.6 外加磁场对复合膜层的影响

3.7 膜层磁性能测试

3.8 本章小结

第4章 磁性镍粉复合镁合金微弧氧化膜的研究

4.1 前言

4.2 纳米镍粉的制备

4.3 微弧氧化粉体添加量的优选

4.4 磁性纳米镍粉改性微弧氧化工艺的研究

4.5 添加剂对微弧氧化膜的影响

4.6 封闭方式对微弧氧化复合膜的影响

4.7 膜层磁性能测试

4.8 本章小结

第5章 磁性镍包覆碳化硅复合镁合金微弧氧化膜的研究

5.1 引言

5.2 镍包覆碳化硅粉体的制备

5.3 镍包覆碳化硅粉体添加量的优选

5.4 磁性镍包覆碳化硅粉体改性微弧氧化工艺的研究

5.5 超声波对微弧氧化复合膜的影响

5.6 封闭实验对微弧氧化复合膜的影响

5.7 膜层磁性能测试

5.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢