纳米氧化铝改性VW75镁合金微弧氧化膜工艺及性能研究
Research on Technology and Properties of nano-Al2O3 Modified VW75 Mg Alloy Micro-arc Oxidation Coatings
作为继钢铁、铝合金之后第三大金属结构材料,镁合金己广泛应用于汽车、电子设备、航空航天等领域.镁合金满足了现阶段高速发展的制造业对结构轻量化的需求,然而镁合金本身耐腐蚀性能较差,在没有表面防护的前提下极易发生腐蚀,使结构件及零部件失效破坏,造成经济损失.本文概述了镁合金的特点、应用领域、合金腐蚀情况,结合现阶段镁合金表面防护技术的发展趋势,以VW75镁合金作为基体,采用微弧氧化技术在合金表面制备一层具有一定防护作用的绿色环保型陶瓷层.利用扫描电子显微镜、光学显微镜、涂镀层厚度测试仪及电化学测试等手段,开展VW75镁合金微弧氧化工艺开发、纳米氧化铝改性膜层性能以及合金在热震过程中的失效行为等的研究.通过对微弧氧化处理后合金电化学及抗热震性能测试,揭示纳米氧化铝对微弧氧化陶瓷层改性机理,完善微弧氧化陶瓷层对镁合金防护性能研究.研究揭示了电源电压与氧化时间对陶瓷层厚度、孔隙率及耐腐蚀性能的影响规律:在硅酸盐碱性基础电解液中,相同氧化时间,随着电压的增加,VW75镁合金表面微弧氧化膜层厚度及孔隙率、平均孔径呈增加趋势,且变化程度逐渐增大,在电压为400 V时膜层出现微裂纹及烧蚀现象;相同电源电压,随着氧化时间的延长,膜层厚度呈增加趋势,孔隙率在低压下呈下降趋势,有"自封孔"现象;膜层厚度及孔隙率对耐腐蚀性能有关键的影响作用,微弧氧化处理后合金耐腐蚀性能提高4~5个数量级.添加纳米氧化铝对膜层进行改性,通过正交试验分析得到了各因子对指标影响力主次顺序.纳米氧化铝可由放电通道进入膜层,参与成膜,改性后的膜层厚度增加、微裂纹减少,纳米氧化铝对膜层"自封孔"有促进作用,膜层耐腐蚀性能提高.通过研究发现,陶瓷层与基体结合力的大小与膜层致密度有关:膜层致密度越高,结合力越大.纳米氧化铝改性后膜层致密度提高,使其厚度增加的同时,膜-基结合力增加.热震循环过程中,膜层由于热应力及内部反应产物积累所产生的应力共同作用而出现裂纹及剥落.在热震循环初期(<60次),未改性膜层内部氧化物即与空气及水分反应,反应产物在膜层内部积累,而纳米氧化铝改性后陶瓷层在初期内部反应产物较少,试片增重不明显,抗热震性能较未改性膜层有优势.
- 作者：
- 梁锡炳
- 学位授予单位：
- 北京有色金属研究总院
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2019年
- 导师姓名：
- 李兴刚
- 中图分类号：
- TG178
- 关键词：
- VW75稀土镁合金；微弧氧化；纳米氧化铝添加剂；耐腐蚀性；抗热震性
- VW75 Mg alloy; Micro-arc oxidation; Al2O3 nano-additive; Corrosion resistance; Thermal shock resistance;