铸造稀土镁合金微弧氧化-电泳复合膜工艺研究

摘要

尽管镁及其合金有着丰富的储量和优异的结构性能，但由于其较差的耐腐蚀性，作为一种结构材料要获得广泛利用，还存在很大的困难。而微弧氧化处理作为一种强化材料性能的手段，已在越来越多的场合发挥了关键作用。因此，用微弧氧化处理技术对镁合金进行处理以提高其整体性能具有非常重要的意义。
　　(1)本文通过研究Gd含量对铸态高稀土镁合金微观组织和耐蚀性能的影响，解释了微观组织和耐蚀性能之间的关系；选择出含Gd量最优的耐蚀性能稀土合金，并对镁合金耐蚀机理进行了相应的解释。得到结论如下：
　　随着稀土元素Gd含量的增加到9％时，在合金晶界上不连续网状结构分布的第二相和在α-Mg中均匀分布的弥散颗粒状析出相也在增加，在此时的晶粒尺寸达到最小；中性盐雾试验测得合金的耐腐蚀速率最小，为0.396mg·cm-2·h-1，腐蚀电流密度最小，腐蚀电位最高。
　　(2)本文综合了大量的国内外文献研究的基础上，使高稀土镁合金在硅酸盐体系中进行微弧氧化。经过大量试验以后，对电压参数进行了调整，分为三个阶段进行。通过正交试验以硅酸盐电解液体系优化了工艺参数为：电压各阶段参数为550V、500V、450V，占空比为20%，脉冲个数为15，氧化时间为50min。在最优工艺参数的前提下，对电解液配方进行正交试验优化得到：硅酸钠20g/L，四硼酸钠40g/L，NaOH20g/L，三乙醇胺15ml/L，醋酸镍0.12 g/L，络合剂(柠檬酸钠)15 g/L；通过对膜层进行XRD和EDS分析可得：氧化层主要由尖晶石相六方密堆结构的Mg2SiO4、立方结构的MgO、MgSiO3、MgCO3以及Ni2O3相等组成，同时含有少量的Na、Gd等元素。
　　(3)本文还介绍了一种微弧氧化封孔的电泳工艺。对一系列参数进行实验参数（加载电压、电泳时间以及固化温度）进行探讨，通过中性盐雾腐蚀、酸性腐蚀、膜厚以及外观为指标进行评价，重点对电压参数进行了各种性能的探讨，并得出了相应的最佳优化参数工艺如下：直流电源的前提下，加载电压为150V，电泳温度为常温，固化条件为175~185℃下30min，熟化时间为30h。
　　实验最终确定镁合金微弧氧化—电泳复合工艺为：电压各阶段参数为550V、500V、450V，占空比为20%，脉冲个数为15，氧化时间为50min，负电压为250V，频率为800Hz；硅酸钠20g/L，四硼酸钠40g/L，NaOH20g/L，络合剂(柠檬酸钠)15g/L，三乙醇胺15ml/L，醋酸镍0.12 g/L；电压为150V，电泳温度为常温，固化条件为175~185℃下30 min，熟化时间为30h。

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1 绪论

1.1 镁合金特性及其应用

1.2 镁合金腐蚀类型及机理研究

1.3 镁合金表面处理技术

1.4 微弧氧化处理技术[20]

1.5 选题依据与研究思想

2 高稀土镁合金的制备以及微弧氧化基体镁合金的选择

2.1 高稀土镁合金的制备

2.2 高稀土镁合金各个性能测试方法

2.3 Gd含量对铸态高稀土镁合金组织和耐腐蚀性能的影响

2.4 高稀土镁合金腐蚀机理以及微弧氧化基体镁合金的选择

2.5 本章小结

3 高稀土镁合金微弧氧化工艺体系的研究

3.1 引言

3.2 实验及检测方法

3.3 工艺参数对微弧氧化膜层的影响

3.4 电解液各组分对微弧氧化膜层的影响

3.5 微弧氧化膜层腐蚀表面形貌分析

3.6 最优微弧氧化工艺分析

3.7 本章小结

4 微弧氧化—电泳复合膜工艺研究

4.1 引言

4.2 实验设备与实验方法

4.2 微弧电泳复合膜层的检测

4.3 实验结果与分析

4.4 本章小结

5结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢