【摘 要】
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镁合金密度低、吸振性强、压铸性能好,使其在众多材料中脱颖而出,成为汽车轻量化零件生产材料的最佳选择。然而,镁合金的腐蚀对汽车零部件的安全使用构成了潜在的威胁。因此,本文采用微弧氧化（MAO,Micro-arc oxidation）工艺,分别制备添加不同纳米颗粒（Al2O3、Si O2和Si C）的镁合金微弧氧化复合涂层,研究其表面耐腐蚀性能。通过扫描电子显微观察涂层结构和厚度,对涂层表面成分进行能
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镁合金密度低、吸振性强、压铸性能好,使其在众多材料中脱颖而出,成为汽车轻量化零件生产材料的最佳选择。然而,镁合金的腐蚀对汽车零部件的安全使用构成了潜在的威胁。因此,本文采用微弧氧化（MAO,Micro-arc oxidation）工艺,分别制备添加不同纳米颗粒（Al2O3、Si O2和Si C）的镁合金微弧氧化复合涂层,研究其表面耐腐蚀性能。通过扫描电子显微观察涂层结构和厚度,对涂层表面成分进行能谱和X-射线衍射分析,在不同温度（常温、60℃、80℃和100℃）下研究涂层的宏观电化学腐蚀行为,并采用微区扫描电化学技术结合数值模拟方法创新性地探究了复合涂层表面的局部腐蚀规律。主要研究成果如下:（1）微弧氧化复合涂层的制备与表征通过MAO+纳米粒子并辅以三段分压控制微弧放电的方法成功制备三种复合微弧氧化膜层（Al2O3-MAO、Si O2-MAO和Si C-MAO）。表征显示单一的MAO膜层表面熔融颗粒凸起明显,喷射状微孔平均直径约1μm,并且微孔之间还出现裂纹。相比之下,添加纳米颗粒的复合膜层比MAO膜层更均匀且微孔平均直径约减小20～50%。其中,添加纳米Si C颗粒制备的复合膜层效果最好,微孔平均直径最小,只有0.5μm。（2）微弧氧化复合涂层宏观电化学腐蚀研究随着温度的升高样品表面腐蚀逐渐加重,相较于镁合金基体整个表面发生腐蚀,四种微弧氧化涂层表面的腐蚀面积减小一半以上,表面腐蚀产物均为Mg（OH）2。任一腐蚀温度下复合膜层试样的电化学阻抗值都比单一MAO膜层的高2～3个数量级,说明添加纳米颗粒提高了镁合金微弧氧化膜层的耐蚀性。且100℃下,Si C-MAO复合膜层的极化电阻最大（434.01kΩ·cm~2）,腐蚀电流密度最低(13.10n A·cm-2),防护效果最好。（3）微弧氧化复合涂层微观腐蚀机理研究结合微区实验和仿真结果得到复合涂层的局部腐蚀规律,提出了微观“划痕扩展+微孔连通”的局部腐蚀机理模型。微弧氧化膜层和镁合金基体间存在电位差,导致氯离子诱发复合涂层缺陷（划痕或微孔）处的局部腐蚀。缺陷未使基体暴露时,局部腐蚀在微孔处发生,涂层被腐蚀,直至腐蚀扩散到基体时,镁合金基体中α相被腐蚀。且复合涂层中纳米粒子的存在使微孔尺寸减小,从而减缓复合涂层缺陷处的局部腐蚀扩散速度。
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