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AZ91D压铸镁合金微弧氧化工艺及膜层腐蚀行为研究

陈宏  
【摘要】:微弧氧化是一种可以在阀金属表面原位生长出陶瓷氧化膜的表面处理技术。微弧氧化处理使镁合金的耐蚀性、耐磨性及综合性能有较大提高,而且处理工艺简单、易操作、处理效率高,在航天、航空、汽车、电子和机械等行业中具有巨大的推广潜力和应用前景。然而,镁合金基体耐蚀性差的先天不足、膜层的腐蚀机理复杂、镁合金专用微弧氧化处理溶液体系较少、溶液寿命短及处理工件的稳定性较差等问题,都是镁合金微弧氧化技术走向成熟及扩大镁合金应用有待解决的课题。 本文研究了AZ91D压铸镁合金微弧氧化处理工艺及膜层的生长规律;分析了膜层在不同介质中的腐蚀行为及膜层的抗蚀机理。主要得出以下结论: 研制出稳定性好、寿命长的锆盐(MZ)体系溶液。锆盐体系溶液微弧氧化处理后试样MZ400在不同腐蚀介质中的耐蚀性均优于硅酸盐(MS)体系和铝酸盐(MA)体系溶液制备的试样,MZ400试样可耐盐雾腐蚀达384h。锆盐体系溶液制备试样的耐蚀性随膜层厚度的增加而增加; 交流阻抗图谱及等效电路拟合建立的腐蚀模型表明,MZ体系溶液制备试样的膜层腐蚀反应电阻Rt较大,腐蚀反应阻力大,难以发生腐蚀。腐蚀介质是均匀地渗入膜层,在腐蚀介质与膜层间界面发生均匀腐蚀。MS体系和MA体系溶液制备的试样腐蚀模式为点腐蚀; SEM分析表明,MS体系和MZ体系溶液制备的试样膜层具有网—孔状形貌特征,这种网状形貌是由相互间连接形成的网和微弧氧化反应形成的反应通道孔构成的;MA体系溶液制备的试样膜层是通过颗粒相互堆积而形成的,具有颗粒状形貌特征;MZ400试样的膜层厚度约为30μm,其膜层比较致密,随着膜层生长的进行及其厚度的增加,初始形成的反应通道孔被覆盖填充,几乎观察不到垂直于表面的反应通道的残留现象; XRD分析表明,MZ体系溶液制备微弧氧化膜层主要由Zr02相组成,这说明溶液中添加的Zr元素通过微弧氧化的复杂反应已经进入膜层中。该膜层显微硬度高于其它膜层,这主要源于膜层中的Zr02具有的优异性能。


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