【摘 要】
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为进一步改善镁合金阳极氧化工艺,本文通过正交实验与极差分析优化以氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3)、对苯二甲酸(PTA)为主要成分的基础电解液,并向优化后的基础电解液中分别添加环保型有机添加剂(六次甲基四胺、聚丙烯酸)与纳米SeO2、SiO2、TiO2及Ti C颗粒,在AZ91D镁合金表面制备阳极氧化膜,研究上述添加剂对阳极氧化及氧化膜性能的影响,并通过硬脂酸封孔处理,进一步降低阳极氧
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为进一步改善镁合金阳极氧化工艺,本文通过正交实验与极差分析优化以氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3)、对苯二甲酸(PTA)为主要成分的基础电解液,并向优化后的基础电解液中分别添加环保型有机添加剂(六次甲基四胺、聚丙烯酸)与纳米SeO2、SiO2、TiO2及Ti C颗粒,在AZ91D镁合金表面制备阳极氧化膜,研究上述添加剂对阳极氧化及氧化膜性能的影响,并通过硬脂酸封孔处理,进一步降低阳极氧化膜的孔隙率,改善镁合金耐腐蚀性能。采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)分析阳极氧化膜形貌及相组成,通过动电位极化实验、点滴实验及中性盐雾腐蚀实验,分析阳极氧化后镁合金的耐腐蚀性能。对阳极氧化基础电解液优化后,得到最优基础电解液为30g/LNaOH+85g/L Na2SiO3+2g/L PTA。在基础电解液中添加六次甲基四胺或聚丙烯酸后,电解液的导电性降低,阳极氧化电压升高,反应速率加快,膜厚增加。此外,二者均具有良好的抑弧能力,能抑制火花放电,使阳极氧化膜更为均匀连续,微孔数减少,致密度升高,合金耐腐蚀性能提高。两种添加剂相比,电解液中添加聚丙烯酸后,由于聚丙烯酸中含有大量-COOH,能使阳极氧化试件/电解液界面出现离子堆积,对火花放电的抑制作用更强,电火花更加细小均匀,并且聚丙烯酸具有表面活性作用,能促进气泡从试件表面溢出。因此,电解液中添加聚丙烯酸后,氧化膜中微孔直径更小,阳极氧化膜对合金的保护性更好。此外,聚丙烯酸能参与成膜反应,使得膜层中Mg SiO3相增加,产生C4H4MgO6相,进一步提高了氧化膜对基体的保护性。电解液中添加纳米CeO2、TiO2、Ti C与SiO2颗粒对阳极氧化及氧化膜性能的影响主要源于纳米颗粒具有较大的表面能,能够吸附电解液中的负离子,形成带负电荷的胶体粒子,进而降低电解液导电性,导致成膜电压升高以及通过填充膜层微孔的方式,提高膜层致密度,增加膜厚,进而改善膜层的耐腐蚀性能。对比四种纳米颗粒添加剂,其对阳极氧化及氧化膜性能的影响程度相近。利用硬脂酸封孔处理后,阳极氧化膜表面形成一层均匀的疏水性薄膜,膜层中的微孔与裂纹被充分填充,能有效阻挡腐蚀介质的渗透,提升了阳极氧化处理后合金的耐腐蚀性。
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