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镁、铝合金微弧氧化彩色膜的制备

王彩丽  
【摘要】: 微弧氧化是从阳极氧化基础上发展而来的新兴表面处理工艺,微弧氧化技术是当前铝合金、镁合金表面处理的研究热点之一。本文采用微弧氧化法在LY12铝合金和AZ91D镁合金表面制备了色泽均匀、致密的彩色陶瓷膜。 研究了不同电解液体系和不同着色剂对氧化膜颜色的影响,确定了制备彩色膜的基础电解液组成。采用正交试验优化了微弧氧化电解液体系,得到制备彩色微弧氧化膜的较佳工艺条件。铝合金黄色微弧氧化膜:Na2WO4 2 g/L,Na3PO4 6 g/L,Na2B4O7 4 g/L,KMnO4 0.5 g/L,pH 10;铝合金黑色微弧氧化膜:NaSiO3 10 g/L,Na3PO4 15 g/L,NaOH 4 g/L,NH4VO3 8 g/L,EDTA2Na 5 g/L;镁合金黄色微弧氧化膜:NaAlO2 10g/L,KMnO4 0.3g/L;镁合金绿色微弧氧化膜:NaAlO2 10g/L,NH4VO3 2g/L。随着电压的升高、时间的延长膜层颜色逐渐加深;当电压为400-420V,时间为50min时膜层颜色最深。扫描电子显微镜(SEM)检测了氧化膜的表面和截面形貌,结果表明微弧氧化膜表面粗糙为多孔结构,膜层分布着一定数量的微米级孔洞,膜层由致密层和疏松层组成。XRD测试表明彩色陶瓷膜中含Mn5O8、Mn3O4、MnO2、VO、V3O5,研究发现这些氧化物是膜层显色的主要原因。中性盐水腐蚀实验和电化学测试表明,所得膜层的耐蚀性很好,优于未着色的氧化膜。氧化膜的腐蚀失重仅为0.05~0.06 g/(m2·h),腐蚀电位较基体均有所正移,自腐蚀电流最高降低了三个数量级。 在AZ91D镁合金表面开发复合纳米粉体Al2O3的微弧氧化电解液体系:Na2SiO3+ Na4P2O7 12g/L,Al2O3 3g/L,NaF 2g/L,Na2WO4 1g/L,甘油10ml/L。用SEM、EDX、XRD分析了加入Al2O3粉末对陶瓷膜的形貌特征和相成分的影响。结果表明,加入Al2O3粉末后陶瓷膜孔洞减少,且疏松层变得紧实;膜层相成分增加了Al2O3。在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀试验表明:纳米Al2O3加入后较加入前的陶瓷膜腐蚀电位正移了0.349V,自腐蚀电流降低了两个数量级。Al2O3粉的加入使陶瓷膜耐蚀性有很大的提高。


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