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AZ91D镁合金微弧氧化陶瓷膜制备及其电偶腐蚀性能

作 者: 高会会
导 师: 吴松全
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 化学工程与技术
关键词: AZ91D镁合金 微弧氧化 陶瓷膜 电偶腐蚀
分类号: TG174.453
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 205次
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内容摘要


本文采用微弧氧化单脉冲直流电源,在AZ91D镁合金上制备了含氧化锆相的陶瓷膜层,研究了电解液浓度和电参数对陶瓷膜及其耐蚀性的影响规律,分析了陶瓷膜的生长特点,测试了陶瓷膜与碳纤维等异种材料偶接的电偶腐蚀性能。利用X射线衍射分析(XRD)、X射线散射能谱(EDS)分析及扫描电子显微镜(SEM)分析技术研究了陶瓷膜的组成及形貌;涡流测厚仪测定陶瓷膜的厚度,电化学分析技术研究了陶瓷膜的耐腐蚀性能。XRD和EDS结果表明:通过微弧氧化技术在AZ91D镁合金表面制备的陶瓷膜层中引进了锆、镁元素,锆相对含量较高,且大多以晶相存在于陶瓷膜层中;而镁的含量相对较低。SEM研究表明:在单脉冲条件下,随着电解液浓度的提高,膜层变粗糙;电流密度越大,膜层越粗糙,表面裂纹越多;低电源频率下的膜层比较平整,裂纹少,较致密。陶瓷膜的结构是典型的双层结构,由内层致密阻挡层和外层多孔疏松层组成。膜层生长前期双层结构不明显,生长后期膜层向基体内部发展,以及电解液反应沉积的加快,使阻挡层和疏松层的厚度都增大,膜层的双层结构明显。陶瓷膜的结构对膜层的耐蚀性有很大的影响。Na5P3O10浓度的增加,陶瓷膜厚度先减小后增加,膜层耐蚀性呈相反规律,当Na5P3O10浓度为3g·L-1时膜层的耐全面腐蚀性能最好;而随K2ZrF6浓度的提高,膜层厚度随之增加,膜层变致密,耐蚀性提高。电流密度增加使陶瓷膜厚度增加,但是膜层表面裂纹变大,耐蚀性下降;低电源频率下,膜层较薄,但表面裂纹少,有利于陶瓷膜耐蚀性的提高。电源频率为100Hz时的膜层耐蚀性最好。经微弧氧化处理后,陶瓷膜的电偶腐蚀电流密度减小,电偶腐蚀性能比镁合金基体的提高。在两种偶接材料中,虽然与M40碳纤维偶接的热力学腐蚀倾向大,但电偶腐蚀电流密度较小,在13μA·cm-2左右。与LY12铝合金偶接的电偶腐蚀电流密度很大,达到80μA·cm-2,陶瓷膜破坏严重,LY12铝合金也有一定程度的腐蚀,陶瓷膜不能与LY12铝合金接触使用。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章 绪论  8-16
  1.1 课题研究的背景及目的意义  8-12
    1.1.1 镁合金及其应用  8-9
    1.1.2 镁合金应用中的接触腐蚀  9-10
    1.1.3 镁合金表面处理技术研究现状  10-11
    1.1.4 课题研究的目的意义  11-12
  1.2 镁合金微弧氧化及其耐蚀性研究现状  12-14
    1.2.1 镁合金微弧氧化研究现状  12-13
    1.2.2 镁合金微弧氧化陶瓷膜层耐蚀性研究  13-14
  1.3 课题主要研究内容  14-16
第2章 实验材料及研究方法  16-21
  2.1 实验材料  16-17
    2.1.1 实验药品及材料  16-17
    2.1.2 试样的前处理  17
  2.2 微弧氧化实验装置  17-18
    2.2.1 微弧氧化单相脉冲直流电源  17-18
    2.2.2 微弧氧化实验装置图  18
  2.3 陶瓷膜的表征  18-19
    2.3.1 陶瓷膜的相组成  18
    2.3.2 陶瓷膜的形貌及元素含量  18-19
    2.3.3 电偶腐蚀实验后膜层形貌表征  19
  2.4 陶瓷膜测试方法  19-21
    2.4.1 陶瓷膜厚度测试  19
    2.4.2 陶瓷膜的耐腐蚀性能评价  19
    2.4.3 点滴腐蚀实验  19-20
    2.4.4 电偶腐蚀评价方法  20-21
第3章 陶瓷膜结构与耐腐蚀性能研究  21-49
  3.1 陶瓷膜的制备与表征  21-33
    3.1.1 微弧氧化过程槽压-时间曲线  21-23
    3.1.2 多聚磷酸钠浓度对陶瓷膜的影响  23-25
    3.1.3 氟锆酸钾浓度对陶瓷膜的影响  25-28
    3.1.4 电流密度对陶瓷膜的影响  28-31
    3.1.5 电源频率对陶瓷膜的影响  31-33
  3.2 陶瓷膜的耐腐蚀性能评价  33-39
    3.2.1 多聚磷酸钠浓度对陶瓷膜耐腐蚀性的影响  33-35
    3.2.2 氟锆酸钾浓度对陶瓷膜耐腐蚀性的影响  35
    3.2.3 电流密度对陶瓷膜耐腐蚀性的影响  35-36
    3.2.4 电源频率对陶瓷膜耐腐蚀性的影响  36-37
    3.2.5 微弧氧化时间对陶瓷膜耐腐蚀性的影响  37-39
  3.3 陶瓷膜层生长特点分析  39-45
    3.3.1 微弧氧化时间对陶瓷膜层的影响  39-43
    3.3.2 陶瓷膜的电化学阻抗分析  43-45
    3.3.3 陶瓷膜生长过程初探  45
  3.4 与前期研究结果的比较  45-47
  3.5 本章小结  47-49
第4章 陶瓷膜的电偶腐蚀特点  49-65
  4.1 开路电极电势测量  52-53
  4.2 陶瓷层与M40 碳纤维偶接的电偶腐蚀  53-58
    4.2.1 不同NaCl浓度下的电偶腐蚀特点  53-56
    4.2.2 不同环境温度下的电偶腐蚀特点  56-58
  4.3 陶瓷层与LY12 铝合金偶接的电偶腐蚀  58-60
  4.4 铝合金与碳纤维之间的电偶腐蚀  60-63
  4.5 本章小结  63-65
结论  65-67
参考文献  67-72
攻读学位期间发表的学术论文  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 无机物复层保护 > 陶瓷复层
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