耐蚀性的对比研究微弧氧化膜微观结构及

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微弧氧化技术(MAO),一种在传统阳极氧化基础发展而来的表面处理技术,凭借其在阀金属表面(如:Mg、Al、Ti等)原位生成环境友好的、硬度较高的、耐腐蚀性优良的表面涂层而被广泛应用于工业生产中。但是,在苛刻的服役环境下仍凸显出其耐蚀性较差的缺点。为研究其腐蚀机理,本课题选用正交实验设计方案,以纯镁、AM60B和 AZ91D镁合金为基体材料,对比研究了镁、镁合金微弧氧化膜的微观结构,分析了腐蚀过程中膜层微观结构的变化。同时,构建了相应的等效电路图模型,理清了膜层在3.5 wt.%的中性NaCl溶液中的腐蚀机理。其次,考察了合金化、加载电压对膜层微观结构及耐蚀性的影响,为进一步推广微弧氧化膜的应用提供了理论依据。而且,检验了各种检测手段所得到的耐蚀性结果是否可以相互印证。采用 TT260 测厚仪、SEM 电子显微镜、XRD 衍射仪分别对微弧氧化膜层厚度、表面和截面形貌及物相组成进行了分析测试,采用CV、Tafel及EIS评估了微弧氧化膜的耐腐蚀性能。  1. 研究了合金化对微弧氧化膜微观结构及耐蚀性的影响,其结果表明:  (1)在硅酸盐电解液中,AM60B-PEO氧化膜的相组成主要为MgO、Mg2SiO4和MgAl2O4。AZ91D-PEO氧化膜的物相组成主要为MgO和Mg2SiO4,而Mg-PEO氧化膜中仅含MgO和MgSiO3。  (2)与Mg-PEO氧化膜相比,AM60B和AZ91D镁合金陶瓷膜更具有点蚀倾向,但二者分别凭借其膜层中含有耐腐蚀性较强的物相,使其比Mg-PEO氧化膜更具有良好的耐腐蚀性。  (3)在整个腐蚀过程中,AM60B-PEO 陶瓷膜经历了两个腐蚀阶段:第一阶段(24 h之前)中膜层有效地阻挡了腐蚀介质渗透至膜层/基体界面上,对基体提供了良好的保护性能;第二阶段(24 h之后)中AM60B镁合金基体裸露于腐蚀介质中,膜层对基体几乎丧失了机械保护作用,呈现为局部腐蚀状态。AZ91D-PEO陶瓷膜均呈现为均匀的全面腐蚀,且腐蚀过程中 Cl-尚未渗透至膜层/基体界面。此外,Mg-PEO 陶瓷膜也呈现为全面腐蚀状态,但腐蚀后期 Cl-已渗透至膜层/基体界面。  2.考察了电压对微弧氧化膜微观结构及耐蚀性的影响,其结果表明:较300 V电压下,高电压(450 V)下原位制备的纯镁、AM60B和AZ91D镁合金陶瓷膜因其尺寸较大的双层结构,有效地阻止了腐蚀介质中 Cl-侵入至膜层/基体界面,大幅度增强了膜层的耐腐蚀性能。  3. 评判了各实验结果是否可以相互印证,研究结果表明:CV、Tafel 及 EIS 分别为评判点蚀程度、鉴定耐腐蚀性强弱和分析腐蚀过程膜层结构变化的电化学测试方法。各表征结果相互印证,且均适合于膜层耐腐蚀性表征。
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