本文關(guān)鍵詞：鎂合金表面Al_2O_3納米粒子增強陽極氧化膜成膜機制及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《重慶大學》 2015年

鎂合金表面Al_2O_3納米粒子增強陽極氧化膜成膜機制及性能研究

溝引寧  

【摘要】：為了進一步提高鎂合金表面陽極氧化膜的耐蝕和耐磨性能,本文通過在NaOH-Na2SiO3基礎(chǔ)電解液中添加氨基酸類有機添加劑、納米Al2O3顆粒添加劑和Al2O3溶膠添加劑,提出了一種低電壓、低溫、綠色環(huán)保型鎂合金復合陽極氧化技術(shù),在AZ31鎂合金表面制備了不同類型的復合氧化膜。通過對添加氨基酸類有機添加劑前后鎂合金陽極氧化過程和氧化膜厚度、結(jié)構(gòu)、表面形貌、相組成及其耐蝕性能的結(jié)果分析,發(fā)現(xiàn)氨基酸類有機添加劑可以抑制火花放電,提高氧化膜的擊穿電壓,增加氧化膜的厚度,提高氧化膜的表面光潔度。但是氨基酸類有機添加劑并未改變氧化膜的化學成分和相結(jié)構(gòu)。其中乙二胺四乙酸(EDTA)和L-鳥氨酸醋酸鹽的抑弧能力較強,加入電解液后可在鎂合金表面得到孔洞細小、均勻、連續(xù)致密的氧化膜,從而使氧化膜的耐蝕性得到較大程度的提高。第一性原理計算結(jié)果表明,L-鳥氨酸醋酸鹽在堿性陽極氧化電解液中能夠和Mg表面通過δ-NH2的N原子(Mg-N)和羧基的O原子(Mg-O)之間形成配位鍵而產(chǎn)生很強的化學吸附。氨基酸類有機添加劑主要通過緩蝕、抑弧和表面活性劑的綜合作用改變鎂合金/電解液的界面行為,影響陽極氧化的過程,獲得孔徑細小、均勻,連續(xù)致密的氧化膜,從而改善氧化膜的耐蝕性。通過在環(huán)保型鎂合金陽極氧化電解液中添加納米Al2O3顆粒,在AZ31鎂合金表面成功制備了包含納米顆粒的復合陽極氧化膜。實驗研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),復合氧化膜表面具有多孔的特征。電解液中Al2O3納米顆粒的加入并沒有改變鎂合金陽極氧化的基本過程,也沒有改變氧化膜致密層和多孔層的結(jié)構(gòu)。復合陽極氧化膜由MgO、Mg2SiO4和α-Al2O3相組成。Al2O3納米顆粒主要以三種形式存在于復合氧化膜中:a、一些Al2O3顆粒吸附在氧化膜表面;b、另一些Al2O3顆粒吸附在氧化膜多孔層的孔隙中;c、還有一些顆粒被放電通道噴射出來的熔融氧化鎂凝固后包裹在氧化膜中。與不包含納米顆粒的普通氧化膜相比,復合陽極氧化膜表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐磨性能。采用溶膠化學與電化學相結(jié)合的新型陽極氧化方法,將自制的Al2O3溶膠添加到電解液中進行陽極氧化。通過對不同溶膠添加量下的溶液電導率、反應擊穿電壓、氧化膜厚度及微觀形貌、膜層相結(jié)構(gòu)、耐蝕性和耐磨性結(jié)果分析,來探討溶膠粒子在陽極氧化過程中的作用。結(jié)果表明:Al2O3溶膠的加入,降低了鎂合金陽極氧化電解液的電導率,提高了陽極氧化的擊穿電壓,使得氧化膜厚度增加。但氧化膜的相結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化。氧化膜的耐蝕性和耐磨性均得到了不同程度的改善,Al2O3溶膠添加量為10%vol時,得到的氧化膜耐蝕性和耐磨性最優(yōu)。對鎂合金表面復合陽極氧化膜的封孔工藝進行了初步探索,優(yōu)化出了兩種新的綠色環(huán)保型鎂合金復合陽極氧化膜的封孔工藝:溶膠三次封孔和稀土封孔,封孔后氧化膜的耐蝕性得到大幅度提高,而且這兩種封孔工藝對環(huán)境無污染,有較強的開發(fā)應用前景。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

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