本文關(guān)鍵詞：鎂合金原位封孔型微弧氧化膜層的成膜機(jī)理研究

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【摘要】：鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，密度只有鋁的2/3，鋼的1/4，而且具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能，在航空、航天、軍工、民用等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。但是鎂合金的耐蝕性差，成為制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前，微弧氧化是一種理想的鎂合金防護(hù)技術(shù)，具有價(jià)格低廉、環(huán)保、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但傳統(tǒng)的微弧氧化膜中存在大量微孔，影響膜層的保護(hù)性。在前期工作中發(fā)展了一種新型氟鈦酸鹽微弧氧化電解液，獲得的膜層中含有化學(xué)穩(wěn)定性更高的鈦氧化物，并且膜中的微孔在成膜過(guò)程被原位封閉，大大改善了氧化膜的致密性。新型微弧氧化膜的耐蝕性比傳統(tǒng)微弧氧化膜的提高了5~6倍。針對(duì)這種新型微弧氧化技術(shù)，本文對(duì)成膜過(guò)程的電參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)氧化膜的形成以及封孔物質(zhì)的沉積過(guò)程進(jìn)行研究。 采用單因素法考察了電流密度、氧化電壓、氧化時(shí)間、頻率及占空比對(duì)氧化膜質(zhì)量的影響，最終確定了最佳的電參數(shù)條件：電流密度3A dm-2，恒流氧化至420V，無(wú)需再恒壓處理，頻率800Hz，正占空比30%。 成膜過(guò)程研究發(fā)現(xiàn)，在微弧氧化初期，基體表面形成一層致密的鈍化膜，主要成分為MgO，MgF2和AlPO4。電解液中F離子的添加對(duì)初期形成鈍化膜的致密性有積極的作用。在鈍化膜擊穿后一段時(shí)間，MgO成為主要的成膜物質(zhì)。伴隨著電壓的升高，MgF2和MgO持續(xù)的生成，微孔尺寸逐漸增大，微孔數(shù)量有所降低。當(dāng)氧化電壓繼續(xù)升高到一定值時(shí)，部分鈦的氧化物以Ti3O5的形式開(kāi)始生成，且含量逐漸增加，膜層顏色逐漸從乳白色轉(zhuǎn)變?yōu)樗{(lán)色。當(dāng)氧化電壓達(dá)到300V時(shí)，部分微孔已實(shí)現(xiàn)自封閉，氧化至420V時(shí)，幾乎所有微孔都有封孔物質(zhì)的填充。 封孔物質(zhì)的沉積過(guò)程研究發(fā)現(xiàn)，PB比大于1的鈦氧化物在膜層表面以及微孔內(nèi)壁的沉積有利于提高膜層的致密性,顯著降低微孔數(shù)量，，提高微孔處釋放的能量，大量能量釋放所造成的微孔內(nèi)外氣壓差使得氧化后期的成膜物質(zhì)更傾向于沉積在微孔的內(nèi)部而不是膜層表面。接下來(lái)的冷凝過(guò)程中，凝固點(diǎn)低的MgF2最后冷凝，從而實(shí)現(xiàn)了微孔的自封閉。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)膜層中鈦元素的含量達(dá)到5at.%以上時(shí)，有利于MgF2在微孔內(nèi)的沉積，而最終實(shí)現(xiàn)自封孔效果。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 微弧氧化 氟鈦酸鹽體系 耐腐蝕性 自封孔
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 微弧氧化的基本原理9-10
• 1.1.1 火花放電機(jī)理9-10
• 1.1.2 微弧氧化膜層生長(zhǎng)過(guò)程10
• 1.2 微弧氧化的影響因素10-12
• 1.2.1 電解液的影響10-11
• 1.2.2 微弧氧化電源類型及工作模式的影響11
• 1.2.3 電參數(shù)的影響11-12
• 1.2.4 鎂合金基體材料的影響12
• 1.3 鎂合金微弧氧化的優(yōu)化12-13
• 1.3.1 電解液的優(yōu)化12
• 1.3.2 封孔處理工藝的優(yōu)化12-13
• 1.4 本論文的研究目的和主要內(nèi)容13-14
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與研究方法14-17
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料及藥品14
• 2.2 微弧氧化裝置及膜層制備過(guò)程14-15
• 2.2.1 微弧氧化裝置14-15
• 2.2.2 微弧氧化樣品的制備15
• 2.3 膜層形貌、成分和性能分析15-17
• 2.3.1 膜層形貌和成分觀察15-16
• 2.3.2 膜層的電化學(xué)分析16-17
• 第3章 鎂合金新型氟鈦酸鹽體系微弧氧化電參數(shù)的優(yōu)化17-31
• 3.1 引言17
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方案及方法17-18
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析18-30
• 3.3.1 電流密度對(duì)氧化膜的影響18-20
• 3.3.2 氧化電壓對(duì)氧化膜的影響20-23
• 3.3.3 恒壓時(shí)間對(duì)膜層的影響23-25
• 3.3.4 頻率對(duì)膜層的影響25-27
• 3.3.5 占空比對(duì)膜層的影響27-28
• 3.3.6 新型電解液體系與傳統(tǒng)電解液體系微弧氧化膜比較28-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 第4章 新型氟鈦酸鹽電解液體系微弧氧化成膜機(jī)理研究31-50
• 4.1 引言31
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案及方法31-32
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析32-48
• 4.3.1 新型與傳統(tǒng)型微弧氧化膜層對(duì)比32
• 4.3.2 新型微弧氧化初期形成的鈍化膜的研究32-35
• 4.3.3 成膜及封孔物質(zhì)沉積過(guò)程研究35-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第5章 總結(jié)論50-51
• 參考文獻(xiàn)51-56
• 在學(xué)研究成果56-57
• 致謝57

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：605691