az31镁合金阳极氧化工艺的研究

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1、硕士学位论文摘要本文开发了一种环保型AZ31镁合金阳极氧化电解质溶液配方及其工艺。该配方不含铬、氟等对人类健康有毒有害的组分，却能显著提高AZ31镁合金以耐蚀性为主的表面综合防护性能。借助恒电流阳极氧化技术及动电位扫描极化瞌线技术对不同电解质溶液成膜效果进行快速评价，经过筛选实验和正交实验，确定了AZ31镁合金阳极氧化电解质溶液的有效组分及其优化配方。电化学极化曲线测试研究结果表明，该工艺能显著提高镁合金AZ31的腐蚀防护性能。不同电解质溶液组分及其浓度对阳极氧化膜组成、结构和厚度等造成不同的影响。在此基础之上，文章对各种因素对AZ31镁阳极氧化成膜过程及膜层性能

2、的影响展开较为系统的研究。除电解质溶液配方之外，AZ31镁合金阳极氧化成膜效果还受施加电流密度大小、处理时间、溶液温度以及前、后处理工序等多种因素的影响。研究表明：在恒电流条件下，AZ31镁合金阳极膜的生长速率随着所施加的电流密度以及处理时间增大而增加，膜层厚度也随处理时间和施加电流密度的增加而增厚。当成膜电解质溶液相同时，膜层耐蚀性能主要由其厚度决定，膜层越厚，其对基体金属的腐蚀防护能力越强。升高温度对阳极氧化膜的生长不利。阳极氧化过程中槽电压行为主要受膜层厚度及其组成、结构等的影响。本文对阳极氧化膜成膜过程和腐蚀防护机理也进行了探讨。扫描电镜(SEM)观察结合

3、阳极氧化成膜现象分析表明，镁阳极氧化过程初始阶段总是在镁合金表面不同区域进行，多孔阳极氧化膜在横向不断加大对基体金属的覆盖率，在纵向不断互相重叠增加其膜层厚度。能谱(EDS)和x射线衍射(XRD)研究表明，电解质溶液和合金基体都参与了成膜过程。动电位扫描极化曲线技术表明，本研究中，经过阳极氧化处理的AZ31镁合金自腐蚀电流密度(i。。。，)大致减小为未经氧化处理的试样的1／90，击穿电压(AE)显著增大了1000mV左右。EIS研究结果表明，AZ31镁合金空白试样在浸泡的初始阶段就发生了点蚀，而AZ31镁合金阳极氧化膜试样在浸泡的初级阶段没有发生点蚀，这是由于阳极

4、氧化膜的保护作用。随着浸泡时间的延长，在AZ31阳极氧化膜的表面发生了点蚀，膜层遭到腐蚀破坏。用等效电路模型对AZ31镁合金空白试样以及阳极氧化膜试样EIS的高频部分进行了拟合并解释，结论与实验现象一致。关键词：AZ31镁合金；阳极氧化；腐蚀；极化曲线；电化学阻抗谱AbstractInthispaper，anovelanodizingprocessingbasedonanenvironmentallyfriendlyelectrolytebathwasdevelopedfortheanodizingofAZ31magnesiumalloy．Theelectroly

5、tebathcontainednoneofchromate，fluorideoranyotherpoisonousingredientbutcouldimprovethesurfacepropertiesofAZ31magnesiumalloysignificantly，especiallycorrosionresistance．Theanodicfilmswereformedbyconstantcurrentanodizingmethodandthepropertiesofthefilmswerefastdeterminedbypotentiodynamicpo

6、larizationmethod．Theeffectivecomponentsoftheelectrolytebathandtheoptimizedformulaofthebathweredeterminedbyselectiveexperimentsandorthogonaltestsmethods．TheresultsofpotentiodynamictestsshowedthatthecorrosionresistanceofAZ31magnesiumalloywasgreatlyenhanced．Differentcomponentsandconcentr

7、ationoftheelectrolytebathhaddifferentinfluenceonthecomposition，structureandthicknessoftheanodizedfilms．Onthebasisoftheabovestudy．theeffectsofallkindsoffactorsontheformationofanodicfilmsandtheirpropertieswereinvestigated．Besideselectrolytesolution，theanodizationofmagnesiumanditsalloysw

8、asals