【摘 要】
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镁锂合金被称为“超轻合金”,将镁锂合金应用于航空航天,可以直接削减航天器的燃料燃烧以及运输成本。所以,本课题利用等离子体电解氧化(PEO)技术在LA103Z镁锂合金表面制备高吸收率高发射率的黑色陶瓷膜层。因为镁锂合金的耐腐蚀性能较差,故本研究也将提高其耐腐蚀性能。主要研究内容如下:(1)采用硅酸盐为基础电解液,CuSO4为添加剂,制备PEO膜层。PEO膜层主要由MgO和Mg2Si O4相组成。随着
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镁锂合金被称为“超轻合金”,将镁锂合金应用于航空航天,可以直接削减航天器的燃料燃烧以及运输成本。所以,本课题利用等离子体电解氧化(PEO)技术在LA103Z镁锂合金表面制备高吸收率高发射率的黑色陶瓷膜层。因为镁锂合金的耐腐蚀性能较差,故本研究也将提高其耐腐蚀性能。主要研究内容如下:(1)采用硅酸盐为基础电解液,CuSO4为添加剂,制备PEO膜层。PEO膜层主要由MgO和Mg2Si O4相组成。随着CuSO4浓度和反应时间的增加,MgO的衍射峰峰强增大,镁锂合金基体的衍射峰峰强减弱。膜层表面为典型的多孔结构,随着CuSO4浓度的增加,膜层颜色由银灰色逐渐转变为红褐色,进而转变为深黑色。膜层的粗糙度和厚度呈上升趋势,膜层的吸收率与发射率与其变化规律一致。PEO膜层主要由Mg、O、Si、Na、Cu元素组成,且Cu元素含量随CuSO4浓度的增加而增大。XPS结果表明,Cu主要是以一价和二价铜离子的形式存在于膜层中,结合XRD和XPS结果可以推断,非晶的氧化亚铜和氧化铜是膜层的主要显色成分。当CuSO4浓度为1.25g/L,反应时间为20min时,膜层的吸收率和发射率高达0.8150和0.9072。(2)以NH4VO3为着色剂制备的热控涂层主要由MgO相组成。膜层主要由O、Mg、P、Na、Si、V等元素组成,且V元素含量随着NH4VO3浓度的增大而增大。XPS结果表明,膜层的主要发色成分为VO2、V2O3、V2O5。延长反应时间和增加NH4VO3浓度,可提高膜层的粗糙度、厚度、吸收率及发射率。当电流密度过大时(6.26A/dm~2),膜层表面形貌发生较大变化,对其热控性能不利。当NH4VO3浓度为10g/L时,膜层的吸收率和发射率高达0.9408和0.9315。该膜层表现为比添加铜盐更好的热控性能。另外,膜层具有良好的膜基结合力和热稳定性,经抗高温处理前后膜层的表面形貌、吸收率及发射率值无明显差异,经25次热震处理后,膜层开始从边缘脱落。(3)对添加不同着色离子制备出的膜层进行耐腐蚀性能测试。结果表明,PEO膜层在腐蚀过程中均具有高于基体的腐蚀电位(Ecorr)。适当增加着色盐的浓度及反应参数,对膜层的耐腐蚀性能有利。当铜盐浓度为1.25g/L时,膜层的腐蚀电流(Icorr)降低了两个数量级,为4.130×10-7A cm~2,极化电阻(Rp)高达76152Ω·cm~2。当钒盐的浓度为10g/L时,膜层的Icorr为1.805×10-7A cm~2,Rp值为基体的450倍。该膜层表现为比添加铜盐更好的耐腐蚀性能。
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