镁合金微弧氧化膜的形成过程及腐蚀行为研究

【摘要】：微弧氧化技术是近年来公认的最有前途的镁合金表面处理方法。这种方法采用电化学氧化处理结合溶液中高电压下的火花放电处理。通过高压下的火花放电处理,金属的耐磨性、耐蚀性、机械强度以及电绝缘性都得到了很大的提高。研究镁合金微弧氧化处理的控制工艺,探讨陶瓷膜的生长特征以及腐蚀行为,对于促进微弧氧化技术的应用,具有十分重要的意义。 本论文采用电化学方法结合表面形貌结构分析方法,对碱性硅酸盐溶液中制得的镁合金微弧氧化膜的生长特征、腐蚀行为进行了研究,建立了微弧氧化膜的结构与电化学行为之间的相关性,并探讨了微弧氧化膜的生长机制和腐蚀机理。 研究发现镁合金的微弧氧化,大体上经历了钝化膜生长阶段、微火花氧化膜阶段和弧光氧化膜阶段。各个阶段得到膜层的厚度、表面形貌、结构组成以及电化学特征有较大的差异。 针对微弧氧化过程的特征现象——火花放电现象进行了探讨。发现火花放电不仅改变氧化膜的表面形貌结构,还能够促进氧化膜表面硅、氧元素的富积,并使火花放电区域的表面电位正移。而且氧气对电火花的尺寸和放电的剧烈程度具有重要的影响。 微弧氧化处理后的镁合金在侵蚀性介质中的腐蚀过程分为两个阶段,初期的氧化膜破坏阶段和后期的膜下基体腐蚀阶段,在两个阶段中,试样呈现出不同的电化学行为。 另外,对大气环境中,有 NaCl 液滴存在时,镁合金及微弧氧化试样表面短期的腐蚀行为进行了初步的比较研究。对镁合金来说,液滴下的腐蚀区域可以长时间保持不变,而对于微弧氧化试样来说,表面疏松层的存在使得液滴很快渗入氧化膜并逐渐散开,相应的腐蚀区也逐渐扩大。 最后,研制了两种新型的微弧氧化配方,并对新配方制得的镁合金微弧氧化膜的性能进行了初步的比较研究。