稀土镁合金微弧氧化工艺 设计及其耐蚀性能研究 周 洋1, 王腾达1,2, 赵延飞1, 李龙博1 (1. 中国船舶集团有限公司第七二五研究所, 河南 洛阳 471023; 2. 海洋腐蚀与防护全国重点实验室, 河南 洛阳 471023) 摘 要:通过探究微弧氧化过程中电解液成分及电参数对VW63稀土镁合金表面氧化膜层的组织形貌、元素成分、厚度及粗糙度、硬度、耐蚀性能等的影响规律,揭示微弧氧化过程中膜层的生长特点,系统分析影响膜层综合性能的因素。结果表明,微弧氧化工艺的最佳电解液成分为25.0 g/L的硅酸钠、15.0g/L的氟化钠、15.0 g/L的氢氧化钠和15.0 g/L的三乙醇胺,最佳电参数为电压450 V、频率500 Hz、占空比20%、时间20 min。采用优化后的微弧氧化处理工艺制得的膜层厚度均匀,硬度可达到472HV0.01,膜层与基体的界面结合强度可达到50.0 MPa。与未经处理的镁合金相比,经微弧氧化处理的镁合金其耐蚀性能明显提高。 关键词:微弧氧化; 稀土镁合金; 耐蚀性能 文中主要图表 (序号为文中序号) 图1 不同主成膜剂制得膜层的 宏观形貌 图2 主成膜剂浓度与膜层厚度及 表面粗糙度的关系 表1 配方1成分正交试验因素 水平表 g/L 表2 配方1成分正交试验方案 图3 配方1成分正交试验样品的 膜层厚度及表面粗糙度 图4 配方1成分正交试验样品的 宏观形貌 图5 配方1成分正交试验样品的 微观形貌 表3 配方1成分正交试验样品的 化学成分(w) % 表4 配方2成分正交试验因素 水平表 g/L 表5 配方2成分正交试验方案 图6 配方2成分与膜层厚度及表面 粗糙度的关系 图7 配方2成分正交试验样品的 宏观形貌 图8 配方1成分、配方2成分正交 试验样品的膜层厚度及表面粗糙度 图9 配方1、配方2制得典型样品 截面的SEM图像 表6 优选配方2电参数正交试验 因素水平表 表7 优选配方2电参数正交试验方案 图10 优选配方2电参数正交试验 样品的膜层厚度及表面粗糙度 图11 优化后微弧氧化工艺制得 膜层的厚度 表8 优化后微弧氧化工艺制得 膜层的硬度 表9 优化后微弧氧化工艺制得膜层 与基体的界面结合强度 MPa 图12 微弧氧化处理前后试样经盐雾 试验后的表面形貌 图13 微弧氧化处理前后试样的 动电位极化曲线 图14 微弧氧化处理前后试样的 Nyquist图 结 论 (1)采用单因素控制变量法及多组正交试验,研究主成膜剂、添加剂和电参数对VW63镁合金微弧氧化膜层性能的影响。以膜层厚度为试验指数,表面粗糙度为参考试验指数,同时兼顾电解液试验寿命及工艺适应性窗口宽度,得出微弧氧化工艺的最佳电解液成分为25.0 g/L的硅酸钠、15.0 g/L的氟化钠、15.0 g/L的氢氧化钠和15.0 g/L 的三乙醇胺,最佳电参数为电压450 V、频率500 Hz、占空比20%、时间20 min。 (2)经过最佳微弧氧化工艺处理后,制得膜层的厚度为23.0~27.0 μm,且分布均匀;膜层的硬度平均值为472HV0.01,与镁合金基体的112HV0.01相比显著提高;膜层与基体间的界面结合强度平均值为50.0 MPa,结合情况良好。 (3)微弧氧化处理能显著降低镁合金基体的整体腐蚀速率,提高其耐蚀性能。这是由于微弧氧化在高温等离子放电状态下原位生成致密氧化层,能有效阻挡腐蚀介质与基体的接触。但在盐雾试验中,微弧氧化处理后的镁合金表面仍发生轻微腐蚀,且在长期浸泡条件下膜层会由于破损失去对基体的保护作用,这是因为微弧氧化膜层为多孔结构,腐蚀介质可通过贯穿孔接触镁合金基体,其本身的工艺特征决定了表面膜层残留较多缺陷,需继续对该多孔结构进行封孔处理,从而进一步提高膜层的腐蚀防护性能。


免责声明:本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有,如果涉及侵权,请第一时间联系本网删除。
官方微信
《腐蚀与防护网电子期刊》征订启事
- 投稿联系:编辑部
- 电话:010-62316606
- 邮箱:fsfhzy666@163.com
- 腐蚀与防护网官方QQ群:140808414
























