AZ91D镁合金低压封孔微弧氧化陶瓷膜的制备及耐蚀性的研究

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微弧氧化能够显著提高镁合金的耐蚀性,但传统的微弧氧化所获得的陶瓷膜具有多孔结构,腐蚀性介质很容易沿着微孔穿透陶瓷膜渗入基体,结果导致陶瓷膜的耐蚀性降低。为进一步提高陶瓷膜的耐蚀性,对在较高微弧氧化处理电压形成的陶瓷膜,进行降低电压的封孔处理。本文在锆盐体系电解液中,通过调节封孔电压和封孔时间对陶瓷膜上的微孔进行封闭,实现陶瓷膜生长和微孔封闭一次性完成,进而减少腐蚀性介质通过微孔进入陶瓷膜,提高陶瓷膜的耐蚀性。此外,针对实验中的封孔过程机理进行了讨论。  采用扫描电子显微镜观察陶瓷膜的微观形貌,探索了封孔电压和封孔时间对陶瓷膜表面和截面形貌的影响,分别建立了封孔电压和封孔时间与陶瓷膜厚度、孔径和孔隙率的关系。结果表明:经过低压封孔处理后,陶瓷膜表面微孔数目减少、孔径和孔隙率降低,陶瓷膜的厚度变化不大;不同的封孔电压和封孔时间所获得的陶瓷膜的表面和截面形貌、微孔形态与结构不同;当封孔电压160V,封孔时间5-8min时,陶瓷膜表面几乎观察不到微孔,封孔效果十分显著。采用X-射线衍射仪对不同封孔电压和封孔时间下的陶瓷膜相成分分析。结果表明:封孔电压和封孔时间对陶瓷膜的相组成没有影响,主要由 MgF2、ZrO2、MgO和 Mg2Zr5O12相组成。说明低压封孔过程中的封孔物质与陶瓷膜的成膜成分一致。  采用点滴腐蚀实验、5%NaCl浸泡实验和极化曲线测试,对低压封孔处理前后的试样进行耐蚀性测试。结果表明:微弧氧化过程中形成的陶瓷膜微孔结构是腐蚀介质的主要通道,通过对陶瓷膜上的微孔进行封闭处理可以显著提高陶瓷膜的耐蚀性,此外,耐蚀性与微孔形态与结构及孔隙率具有极大的相关性,通过调整封孔电压和封孔时间可以实现对封孔的调控,从而改善耐蚀性能。
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