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《华中科技大学》 2005年
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两种电解液中镁合金等离子体电解氧化过程及膜层特性研究

王立世  
【摘要】:镁及其合金作为最轻的金属结构材料,是21 世纪最有发展前景的金属之一,然而,耐蚀性差却成为制约其发挥性能优势的主要因素之一。因此,进行适当的表面处理以增强现有镁合金的耐蚀性具有重要的现实意义。等离子体电解氧化(PEO)是近年来在普通阳极氧化基础上开发的一种新技术,它采用较高的能量密度,通过等离子体化学、电化学和热化学的共同作用,在Al、Mg、Ti 等阀金属表面原位形成类陶瓷膜层,极大地提高了金属的耐蚀、耐磨、绝缘等性能,具有广阔的应用前景。目前,国内外对于铝、钛合金PEO 的研究较多,且研究内容主要集中在膜层测试方法、特征及性能等方面,对于PEO 工艺原理、相应过程特征之间的联系、膜层的形成及失效机理尚缺乏系统、深入的研究,不利于PEO 工艺的进一步发展和镁合金在相关工业领域内的进一步应用。 本文以自主开发的镁合金PEO 工艺为依托,系统研究了镁合金PEO 处理过程中各工艺参数之间的联系、膜层相组成和形成机理、微放电与膜层形貌之间的关系和微放电条件下膜层的生长模式、膜层耐蚀性和腐蚀失效过程以及PEO 处理对金属基体拉伸和耐高温氧化性能的影响。研究为镁合金的应用、深入揭示PEO 工艺的本质奠定良好的基础。所取得的成果主要表现在: 在系统分析国内外电解液特性的基础上,提出了电解液组份选择中的五个影响因素,借助于耐蚀性、显微硬度和处理过程稳定性等指标,经过大量筛选和优化实验,确定了镁合金PEO 处理时两个体系电解液的有效组分及其最佳配方。其中磷酸盐系优选配方为:10~60g/L (NaPO_3)_6、6~30g/L KOH、5~20g/L 氟化物及适量的稳定剂; 硅酸盐系优选配方为:15~60g/L Na_2SiO_3、4~30g/L KOH、5~20g/L 氟化物及适量的稳定剂。电化学极化测试、全浸腐蚀以及盐雾试验测试结果表明,两种电解液处理均能显著提高AZ91D 镁合金的耐蚀性。 通过对PEO 处理过程中系统的等效电路模型分析,推导了用于描述各主要工艺参数之间内在联系的系统方程。与已有的方程相比,该方程的物理意义明确,计算过程简单,具有较强的适用性与针对性。恒压和恒流条件下对该方程的讨论证明了恒流模式省时且易于控制。进而提出了把处理过程中始终如一的恒流控制离散成不同阶段的恒流控制方法,即阶梯降流法。阶梯降流法对于提高处理过程的稳定性,得到优化、致密的PEO 膜层具有明显的促进作用。PEO 处理过程中系统方程的建立及阶梯降流法控制模式的实现,为PEO 专用电源的进一步改进和PEO 工艺的实际操作提供良好的理论和试验依据。 对两种电解液中不同时间处理的PEO 膜层XRD 图谱进行了详细的标定,并按照简化K 值法对膜层中各相的含量进行了定量分析。研究发现,P-film 的质量百分
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TF822

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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9 张磊;胡时胜;吴家俊;;α-钛合金TA6的动态力学性能和剪切现象分析[A];第三届全国爆炸力学实验技术交流会论文集[C];2004年
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2 王洪芬;涉海抗菌耐蚀性TiO_2复合薄膜的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2010年
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4 刘春侠;锗在锌电积中的行为及添加剂作用的研究[D];昆明理工大学;2008年
5 张启波;咪唑基离子液体在锌电沉积中的作用机理研究[D];昆明理工大学;2010年
6 蒋雪松;用于有机磷农药残留检测的免疫生物传感器的研究[D];浙江大学;2008年
7 黄君冉;用于农药残留检测的压电免疫生物传感器的研究[D];浙江大学;2010年
8 王鹤峰;不锈钢表面氮掺杂二氧化钛薄膜的制备及其性能研究[D];太原理工大学;2011年
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10 李春芳;太阳能电动车关键技术研究[D];吉林大学;2011年
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1 贺睿;AZ81基稀土镁合金组织与腐蚀性能的研究[D];河南理工大学;2010年
2 宁铮;TC4钛合金微弧氧化膜层的摩擦性能研究[D];南昌航空大学;2010年
3 庞宇;纳米TiO_2的表面改性及其对聚氨酯涂层耐蚀性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
4 徐珊;奥氏体不锈钢点蚀行为的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李新义;红壤土壤腐蚀直接、连续监测技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 梁静;钛合金精密腐蚀加工工艺及机理研究[D];南昌航空大学;2010年
7 张乐朋;前驱体碳化等离子熔覆高铬铁基耐磨涂层组织与性能研究[D];山东科技大学;2010年
8 张阿莉;等离子束表面冶金高硅涂层研究[D];山东科技大学;2010年
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10 任振伟;高压扭转工艺对生物镁锌钙合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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7 龙迎春;6063铝合金微弧氧化黑色陶瓷膜制备工艺及着色机理研究[D];华南理工大学;2012年
8 宫伟兴;镁合金与镁基复合材料微弧氧化涂层的制备及其耐蚀性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
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10 张三军;表面等离子体共振及其在探测金表面大分子方面的应用[D];华东师范大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡功银;多个时间常数电化学阻抗谱的参数解析系统[D];大连理工大学;2000年
2 毛肖;新型耐高温换热器涂料的制备及其性能的研究[D];浙江工业大学;2004年
3 杨海钢;Al离子注入AZ31镁合金的电化学腐蚀研究[D];大连交通大学;2005年
4 巩峰;染料敏化太阳能电池阻抗分析[D];天津大学;2007年
5 舒霞;电沉积镍基合金纳米晶及组织结构与性能研究[D];合肥工业大学;2005年
6 陈立庄;有机缓蚀剂在环氧涂层中的作用机理研究[D];江苏科技大学;2006年
7 胡小晔;化学沉积改性纳米材料及纳米复合涂层的制备与性能研究[D];合肥工业大学;2006年
8 古艳磊;锂离子电池阻抗模型的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年
9 田飞;埋地管道阴极保护相关技术研究[D];天津大学;2005年
10 齐智远;环氧树脂型阴极电泳漆漆膜生长动力学及涂装工艺的研究[D];燕山大学;2006年
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