合金化及热处理对镁合金阳极材料组织及性能的影响

在100g.l-1硼酸盐,50g.l-1铝酸盐,30g.l-1氢氧化物,恒压50v,阳极氧化时间10min的阳极氧化工艺中,制备ad91镁合金阳极氧化膜。研究热水封孔前后阳极氧化膜层的微观结构及耐腐蚀性能。通过扫描电镜(sem)和极化曲线分别研究了ad91镁合金阳极氧化膜的表面形貌和耐蚀性。结果表明:封孔温度在70℃,时间为10min时,氧化膜层均匀、致密,孔径明显减小;此时阳极氧化膜的耐蚀性也达到了最好。从极化曲线可以看出,腐蚀电位ecorr为-0.582v,腐蚀电流密度icorr为4.586μa.cm-2,极化电阻rp为12926.1ohm.cm-2。

采用edax、xrd、sem对阳极氧化膜的成分、结构和形貌进行研究,通过对三种变形镁合金阳极氧化试验的对比,找出合金元素al对阳极氧化各种指标的影响。

以50.0g/lnaoh+10.0g/lh3bo3+20.0g/lna2b4o7.10h2o为基础电解液,采用恒电位模式,研究了几种添加剂对az31镁合金阳极氧化膜性能的影响。采用扫描电镜、点滴实验和极化曲线分别对阳极氧化膜的表面形貌和耐蚀性能进行测试。结果表明:硅酸钠的最佳质量浓度为10.0g/l,柠檬酸钠的最佳质量浓度为7.5g/l,草酸钠的最佳质量浓度为0.2g/l。硅酸钠增强了火花放电的剧烈程度,柠檬酸钠减缓了火花放电,而添加草酸钠后为无火花放电。

阳极氧化是提高镁合金耐蚀性的一种有效方法,选择的电参数对氧化膜性能影响很大。介绍了电参数如频率、占空比、电流密度、终电压等的概念,推导了占空比与电流密度的关系,并综述了电参数对阳极氧化膜性能影响的研究进展。随着电子技术在氧化电源上的广泛应用,氧化设备的发展趋势为更加智能化以及频率越来越高。

利用显微组织观察、浸泡腐蚀和电化学等测试技术,研究了mg-hg-ga合金阳极板材退火温度、时间对mg-海水电池阳极材料显微组织的第二相分布、晶粒大小及其对镁合金阳极板材在3.5%nacl介质中的腐蚀速率、电化学性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高和退火时间的延长,mg合金阳极板材组织越均匀,第二相也更加细小、弥散,镁合金阳极板材自腐蚀速率降低,但阳极极化增强,电极的稳定电位向正方向移动。

采用电压-时间曲线、全浸腐蚀实验、极化曲线法、x射线衍射法(xrd)、扫描电镜(sem)、能量色散谱仪(eds)和x射线光电子能谱法(xps)等方法研究了az91d镁合金在含不同浓度硅酸钠的阳极化溶液中的阳极氧化行为和膜层的成分、结构.结果表明:在本文给定工艺中,az91d镁合金的阳极化过程可分为三个阶段:电火花出现之前的致密层生成阶段,少量小电火花出现的多孔层生成阶段,出现较大电火花的多孔膜层稳定生长阶段.阳极氧化过程中,随着阳极氧化溶液na2sio3浓度的升高,出现电火花的时间缩短,出现电火花时的电压值降低;阳极化膜的颗粒度变大甚至膜层出现裂纹,膜层厚度基本不变.阳极化膜层中主要含有mg2+、o2-、si4+和b3+,主要相结构为mgo、mgsio3和mg3b2o6.硅酸钠浓度对阳极化膜的耐蚀性影响较大,当硅酸钠浓度为120g/l时,膜层耐蚀性能最好.

采用电压-时间曲线、全浸腐蚀实验、极化曲线法、x射线衍射法(xrd)、扫描电镜(sem)、能量色散谱仪(eds)和x射线光电子能谱法(xps)等方法研究了az91d镁合金在含不同浓度四硼酸钠的阳极化溶液中的阳极氧化行为和膜层的成分、结构.结果表明:在文中给定工艺中,az91d镁合金的阳极化过程可分为3个阶段:电火花出现之前的致密层生成阶段;少量小电火花出现的多孔层生成阶段;出现较大电火花的多孔膜层稳定生长阶段.阳极氧化过程中,随着阳极氧化溶液na2b4o7浓度的升高,出现电火花的时间延长,出现电火花时的电压值升高;膜层厚度增加,膜层上的孔径增大.阳极化膜层中主要含有mg2+、o2-、si4+和b3+,主要相结构为mgo、mgsio3和mg3b2o6.四硼酸钠浓度对阳极化膜的耐蚀性影响较大,当四硼酸钠浓度为160g/l时,膜层耐蚀性能最好.

阳极氧化处理是提高镁合金耐腐蚀性能的有效方法。在阳极氧化工艺中,电解液组成对镁合金氧化膜的性能有着至关重要的影响。本文概述了近年来该领域内有关电解液组成的研究进展,期望为镁合金阳极氧化工艺研究提供参考。

在由氨水、有机胺、na2sio3、na2b4o7和添加剂组成的电解液中,以恒电流方式对az91d镁合金进行阳极氧化处理,并研究了电解液各组分浓度对az91d镁合金阳极氧化膜层硬度的影响规律。结果表明,电解液各组分浓度对膜层硬度有不同程度的影响:有机胺具有抑制火花放电、提高膜层硬度和降低膜层粗糙度的作用;na2sio3是提高膜层硬度的主要成分;氨水、na2b4o7和添加剂对膜层硬度的影响较小。在该电解液体系下可以在镁合金表面沉积一层组织致密、显微硬度达400～500hv的氧化膜。

研究了脉冲频率对阳极氧化膜耐蚀性的影响。采用扫描电镜(sem)观察阳极氧化膜的微观形貌和厚度变化,采用动电位极化曲线测量方法和中性盐雾试验评价了氧化膜耐腐蚀性。结果表明,阳极氧化膜厚度随脉冲频率增大而增加,在1300hz以下时耐蚀性随频率增大而增加,1000hz时耐蚀性最好,当频率达到1300hz时氧化膜裂纹增多,耐蚀性下降。

以nh4h2po4、naf和naoh组成基础电解液,采用有机胺作为抑弧剂,对az91d镁合金高压阳极氧化过程进行了研究。结果表明:有机胺对镁合金的阳极氧化有着显著的抑弧效应,可使镁合金的阳极火花放电电压提高50～80v。在抑制阳极发生弧光放电的状态下,镁合金表面可以沉积一层致密、具有较高硬度和优良耐蚀性能的氧化膜层。分析了有机胺对氧化膜层性能和表面形貌的影响以及不同有机胺在镁合金阳极氧化过程中的抑弧能力,并初步探讨了有机胺在镁合金阳极氧化过程中的抑弧机理。

研究了压铸镁合金az91的阳极氧化膜的工艺及其耐蚀性,探讨了镁合金表面阳极氧化膜的组织、相、成分及其耐蚀性。研究结果显示,压铸镁合金az91阳极氧化膜表面系氧化物的聚集,阳极氧化膜在3.5%nacl中的极化曲线与az91压铸镁合金的极化曲线对比,阳极氧化膜的极化曲线有明显的钝化区,但在极化区只呈锯齿状变化,耐蚀性较好。

采用电压-时间曲线、全浸腐蚀实验、极化曲线法、x射线衍射法(xrd)、扫描电镜(sem)和能量色散谱仪(eds)等方法研究了az91d镁合金在含不同浓度氢氧化钠溶液中的阳极氧化行为和膜层的成分、结构。结果表明,在本研究给定工艺中,az91d镁合金的阳极氧化过程可分为三个阶段:电火花出现之前的致密层生成阶段,少量小电火花出现的多孔层生成阶段,出现较大电火花的多孔膜层稳定生长阶段。阳极氧化过程中,随着naoh浓度的升高,出现电火花的时间缩短,出现电火花的电压值降低,阳极氧化膜表面的颗粒变小、孔隙率减小,膜层厚度减小;阳极氧化膜的主要组成是mgo,并含有少量的mg3b2o6;naoh浓度对阳极氧化膜耐蚀性影响较大,当naoh浓度为40g/l时,膜层的耐蚀性能最好。

回顾镁合金阳极氧化历史,介绍制备工艺、电解液组成及作用,同时对镁合金阳极氧化机理进行探讨。随着人类环保意识的增强,世界能源的紧缺和氧化设备的不断更新,认为电参数如频率、占空比、电压和电流密度对氧化膜性能的影响、阳极氧化电流效率的测定、氧化膜扩散规律的研究和环保型电解液的开发为未来镁合金阳极氧化研究的重点。

对镁合金热轧板材在不同温度进行退火处理,采用恒电流扫描法、动电位极化扫描法和浸泡法研究不同退火温度对其在3.5%(质量分数)nacl中的电化学性能和自腐蚀性能的影响;采用光学显微镜、扫描电镜和x射线衍射仪对其显微组织和腐蚀形貌进行观察。结果表明:镁合金阳极板材在退火过程中发生静态再结晶,经250℃、300℃退火1h,合金板材发生完全再结晶;经300℃退火1h后,镁合金阳极板材的电化学活性最好,放电稳定电位达1.654v(vssce),但其耐蚀性能最差,腐蚀电流密度为180.38μa/cm2。

1前言海水电池是储备电池,使用前于式储存。当海水一进人电池,电池建立起电压,同时外电路有电流,在规定时间内启动装置,按要求进行工作。镁合金阳极是非常活泼的,干式储存时,为防止大气条件下的腐蚀,现在一般使电极表面生成铬酸盐的化学转化膜来保护或经过处理后密封保存。因铬酸盐膜很薄,且有裂纹等缺陷,耐海洋性大气腐蚀能力很差。海洋性大气是湿度大并含有cl的盐雾,容易使电极发生孔蚀,故要求电极的保护

研究了az91d镁合金材料在普通阳极氧化条件下,通过往碱性阳极氧化溶液中加入硅铝溶胶成分(含量为0%～5%),在60～70v的电压条件下进行交流阳极氧化处理,获得的膜层经过厚度测量和表面、断面微观形貌观察表明;溶胶成分在镁合金氧化成膜过程中,可以有效地提高镁合金表面的阳极氧化膜层厚度和膜层的致密程度。同时由于溶液中硅铝溶胶成分的作用,使得阳极氧化成膜速度出现阶段性快速增长和缓慢增长。而溶胶成分的加入对阳极氧化膜层的x射线衍射相结构的影响不大。

为提高镁合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能,以氧化膜厚度作为评价指标,确定了最佳的电解液组成,并通过点滴试验、扫描电镜和动电位极化曲线等研究膜的表面形貌和耐腐蚀性能。结果表明,常温下,70g/l氢氧化钠,60g/l硼酸钠,60g/l硅酸钠,30g/l碳酸钠,t为20min,u为60v,脉冲频率200hz,经氧化处理膜层δ为16μm左右,表面平整,致密性好,结合力强,耐腐蚀性优异,氧化膜主要由mg、o、si三种元素组成。

镁合金可以作为海水激活电池阳极材料来使用。研究了az31、ap65和mg-3%ga-2%hg3种镁合金在海水中放电的电化学性能。mg-3%ga-2%hg合金的阳极极化曲线表明,该合金具有比az31和ap65合金更负的腐蚀电位。恒电流放电实验结果表明,mg-3%ga-2%hg合金在海水中表现出更好的阳极放电性能。交流阻抗测试表明,镁合金阳极和海水接触表面的电化学反应决定反应的活性,mg-3%ga-2%hg合金中的mg3hg和mg21ga5hg3化合物比az31合金中的mg17（al,zn）12相以及ap65合金中的铅在镁中形成的固溶体具有更好的电化学活性。

为了提高镁合金的耐蚀性能,采用扫描电镜(sem)、电化学测试和盐雾试验等技术,对不同阳极氧化液中得到的镁合金az91d阳极氧化膜层的微观结构及其耐蚀性能进行了评价.所有工艺采用交流电源、氧化液无氟、铬和无磷,有利环境保护.先后对外加交流电压、na2sio3浓度、naalo2浓度,以及na2sio3和naalo2的协同作用对膜层腐蚀性能的影响规律进行了考察.结果表明,外加电压和氧化液组成对氧化膜的微观结构及其性能有着至关重要的影响.在碱性溶液中,naalo2和na2sio3的协同作用下,得到的阳极氧化膜的综合耐蚀性能优异,自腐蚀电流密度达到1.87×10-7a/cm2,耐中性盐雾大于500h(氧化膜未封孔).

封孔是进一步提高镁合金阳极氧化膜耐蚀性的有效方法,主要方法有沸水、铬酸盐、硅酸盐、磷酸盐、溶胶-凝胶以及有机物封孔,本文对以上几种方法进行了全面综述。鉴于镁合金阳极氧化膜封孔技术目前还不成熟,需加强这方面研究以满足镁合金阳极氧化工业应用。

采用koh-na2sio3-na2b4o7-na2co3环保型电解液体系,研究了电流密度对az31b镁合金阳极氧化过程、氧化膜微观形貌、膜层厚度、氧化膜耐蚀性等的影响。结果表明:在恒电流阳极氧化过程中,根据电压-时间曲线,阳极氧化过程可分为电压快速升高阶段、电压缓慢升高阶段、电压相对稳定阶段。随着电流密度的增大,电压-时间曲线的斜率增大,电压明显增大,点火时间缩短,但对击穿电压影响不大;随着电流密度的增加,膜层致密性、厚度、耐蚀性都呈先增大后减小的趋势。当电流密度为1.5a/dm2时,阳极氧化膜的致密性和耐蚀性最好。