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基本信息

項(xiàng)目名稱：
鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化復(fù)合膜的制備
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
采用化學(xué)轉(zhuǎn)化與微弧氧化相結(jié)合的新方法在AZ91D鎂合金表面制備了深色復(fù)合陶瓷膜。通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化預(yù)處理的方法將Zn元素引入到微弧氧化陶瓷膜中，復(fù)合陶瓷膜主要成分為ZnO、ZnO2和Mg3(PO4)2，表面光滑、致密、顏色均勻。添加甘油可以使微弧氧化反應(yīng)更加穩(wěn)定，使陶瓷膜層放電孔徑變小，增加了膜層的致密性和提高膜層的抗腐蝕能力。72小時(shí)鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)測(cè)試分析表明陶瓷膜的耐蝕性得到明顯提高。
詳細(xì)介紹：
采用化學(xué)轉(zhuǎn)化與微弧氧化相結(jié)合的新方法在AZ91D鎂合金表面制備了深色復(fù)合陶瓷膜，利用L16(45)正交試驗(yàn)優(yōu)化出化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液最佳工藝條件：氧化鋅5g/L，酒石酸5g/L，硝酸鈉7g/L，氟化鈉0.5g/L，pH4.0。采用SEM和XRD檢測(cè)陶瓷膜的表面形貌、成分、結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明在AZ91D鎂合金表面制備了致密、耐蝕、顏色均勻的復(fù)合陶瓷膜，陶瓷膜由致密層和疏松層組成。甘油加入能夠減小微弧氧化膜表面的放電孔徑，提高其致密性和耐腐蝕性能。電化學(xué)測(cè)試和浸泡實(shí)驗(yàn)檢測(cè)其耐蝕性，結(jié)果表明：通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化預(yù)處理的方法將Zn元素引入到微弧氧化陶瓷膜中，復(fù)合陶瓷膜主要成分為ZnO、ZnO2和Mg3(PO4)2，表面光滑、致密、顏色均勻，進(jìn)而證明化學(xué)轉(zhuǎn)化參與微弧氧化反應(yīng)。72小時(shí)鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)表明化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化復(fù)合膜的耐腐蝕性能比單一化學(xué)轉(zhuǎn)化和微弧氧化均有較大的提高。電化學(xué)測(cè)試測(cè)得鎂合金轉(zhuǎn)化膜的腐蝕電位為-1.6919V，微弧氧化的腐蝕電位為-1.6566V，化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化復(fù)合膜的腐蝕電位為-1.5865V。經(jīng)過(guò)處理后的鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化膜較單一的鎂合金轉(zhuǎn)化膜和微弧氧化膜的腐蝕電位正移、腐蝕電流降低，進(jìn)一步證明化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化膜的耐蝕性最好。對(duì)鎂合金進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化與微弧氧化都能提高鎂合金的耐腐蝕性能，化學(xué)轉(zhuǎn)化和微弧氧化相結(jié)合制備復(fù)合膜的耐蝕性增加的更為顯著。

作品圖片

  • 鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化復(fù)合膜的制備

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

微弧氧化技術(shù)是目前較好的鎂合金表面處理方法?，F(xiàn)有微弧氧化技術(shù)在鎂合金表面形成的膜顏色較單一，多為白色陶瓷膜，色彩的單一，表面存在著大量的微孔，是膜層腐蝕的主要途徑。減少氧化膜的放電孔徑有效地途徑就是在電解液中加入添加劑，但電解液的穩(wěn)定性能下降，我們采用一種新的方法——化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化法制備陶瓷膜層，有效減少微弧氧化膜放電孔徑，陶瓷層均勻致密，同時(shí)賦予鎂合金表面一定的顏色，增加鎂合金的表面裝飾性。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

將鎂的微弧氧化技術(shù)、化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，建立鎂合金彩色陶瓷膜的制備的新方法—化學(xué)轉(zhuǎn)化/微弧氧化法，闡明微弧氧化及其膜的制備過(guò)程中主要因素對(duì)膜的微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響規(guī)律與機(jī)理，成功制備出耐蝕性能顯著提高、結(jié)合力良好的鎂合金灰黑色陶瓷膜，為其在實(shí)際中的推廣應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

采用化學(xué)轉(zhuǎn)化與微弧氧化相結(jié)合的方法成功制備出結(jié)合力好的鎂合金彩色陶瓷膜，其耐腐蝕性能有了顯著的提高，為其在實(shí)際中的推廣應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。項(xiàng)目實(shí)施主要面向汽車、航空航天及電子產(chǎn)品領(lǐng)域，經(jīng)微弧氧化處理的鎂合金可用作氣缸、油缸體，深水器械設(shè)備，以及火箭、火炮等需瞬時(shí)耐高溫的零部件等。項(xiàng)目實(shí)施可以推動(dòng)鎂金屬在遼沈地區(qū)的開(kāi)發(fā)，使遼沈真正集鎂金屬的開(kāi)采、冶煉、加工于一體，產(chǎn)生不可估量的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

學(xué)術(shù)論文摘要

采用化學(xué)轉(zhuǎn)化與微弧氧化相結(jié)合的新方法在AZ91D鎂合金表面制備了深色復(fù)合陶瓷膜，利用L16(45)正交試驗(yàn)優(yōu)化出化學(xué)轉(zhuǎn)化處理液最佳工藝條件。采用SEM和XRD檢測(cè)陶瓷膜的表面形貌、成分、結(jié)構(gòu)，電化學(xué)測(cè)試和浸泡實(shí)驗(yàn)檢測(cè)其耐蝕性。結(jié)果表明：通過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化預(yù)處理的方法將Zn元素引入到微弧氧化陶瓷膜中，復(fù)合陶瓷膜主要成分為ZnO、ZnO2和Mg3(PO4)2，表面光滑、致密、顏色均勻。72小時(shí)鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)和電化學(xué)測(cè)試分析表明陶瓷膜的耐蝕性得到明顯提高。通過(guò)添加甘油可以使微弧氧化反應(yīng)更加穩(wěn)定，使陶瓷膜層放電孔徑變小，進(jìn)一步增加了膜層的致密性和提高膜層的抗腐蝕能力。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

1.張榮發(fā), 單大勇, 陳榮石, 等. 微弧氧化在提高鎂合金耐蝕性上的應(yīng)用[J]. 材料工程, 2007, 6 2.王衛(wèi)鋒，蔣百靈，時(shí)惠英. 鎂合金微弧氧化深色陶瓷膜制備及耐蝕性研究[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù), 2007, 27(1) 3.劉耀輝, 李頌. 微弧氧化研究進(jìn)展[J].兵器材料科學(xué)與工程, 2010, 5 4.Fei Chen, Hai Zhou, Bin Yao, Zhen Qin, Qingfeng Zhang.Corrosion resistance property of the ceramic coating obtained through microarc oxidation on the AZ31 magnesium alloy surfaces Original Research Article.Surface and Coatings Technology, 2007,201(9-11):4905-4908

同類課題研究水平概述

近10年來(lái)，鎂及鎂合金的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛關(guān)注，在各種材料發(fā)展趨勢(shì)放緩的情況下，鎂和鎂合金材料仍以每年15%以上的速度增長(zhǎng)。 微等離子體又稱微弧氧化或陽(yáng)極火花沉積，是一種在金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜的新技術(shù)，它采用較高的工作電壓，將工作區(qū)域引入高壓放電，是對(duì)現(xiàn)有陽(yáng)極氧化理論的突破。微弧氧化著色技術(shù)突破了目前在鎂合金表面著色方法中存在的許多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在鎂合金微弧氧化著色膜具有很好的硬度和耐磨性，同時(shí)又保證了陶瓷膜的可加工性，而且還具有顏色均勻、色彩多樣性等特點(diǎn)。 目前，在世界范圍內(nèi)，各種電源模式同時(shí)并存，各研究單位也各具特色，他們?cè)谖⒒⊙趸臋C(jī)理、過(guò)程、參數(shù)控制及微弧氧化膜的結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用等方面都做了大量的研究和探討。 微弧氧化技術(shù)在鎂合金表面形成的膜顏色較單一，多為白色陶瓷膜，色彩的單一，微弧氧化陶瓷層表面存在著大量的微孔。微弧氧化膜層的生長(zhǎng)必然伴隨著表面微孔的生成，它既是進(jìn)一步氧化的通道，同時(shí)也是抵消鎂氧化后體積收縮的結(jié)果，微孔的存在不僅影響其表面的光澤度和粗糙度，而且是膜層腐蝕的主要途徑。減少微弧氧化膜的放電孔徑和孔洞數(shù)量，能夠有效地提高氧化膜的耐腐蝕性能。解決的最有效地途徑就是在電解液中加入添加，達(dá)到這一目的，但加入添加劑后電解液的穩(wěn)定性能下降，使用壽命降低。 本論文采用一種新的方法——化學(xué)轉(zhuǎn)化-微弧氧化法制備陶瓷膜層，將添加的元素以化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的形式引入鎂合金表面，可以解決在電解液中添加所遇到的一系列問(wèn)題，減少微弧氧化膜的放電孔徑和孔洞數(shù)量，陶瓷層均勻致密，同時(shí)可以賦予鎂合金表面一定的顏色，增加了鎂合金的表面裝飾性，滿足消費(fèi)者對(duì)表面色彩多樣性的要求。同時(shí)氧化膜的耐腐蝕性能也得到了提高。
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