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金属型AZ91D镁合金微弧氧化着色膜制备和性能的研究

作　者: 陈同环
导　师: 马颖
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: AZ91D镁合金微弧氧化着色膜电流密度反应时间溶液浓度
分类号: TG174.451
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

镁合金具有密度低、比强度大、能量衰减系数大、优良的电磁屏蔽特性以及辅助散热功能等性能,已成为有色金属材料中最具有开发和应用前景的金属结构材料之一,但是镁合金耐腐蚀性差的弱点严重影响着镁合金的广泛应用,因此对镁合金进行表面改性具有明确的应用背景和实际意义。本论文提出的微弧氧化着色技术,意图在制取镁合金表面防护膜的同时,也能获得良好的装饰性,实现镁合金微弧着色膜颜色的多样化。本文首先研究了,在以硅酸盐体系为基础溶液添加KMnO₄和络合剂的溶液中,在镁合金表面制备微弧氧化着色膜的工艺条件,包括电流密度、反应时间、溶液浓度、着色盐和络合剂配比对微弧氧化着色膜的影响。通过实验找出了能制得性能优异膜层的条件。并借助SEM,XRD等方法,观察了陶瓷层的形貌、结构,并测定了陶瓷层的相组成。对不同实验条件下制备的陶瓷膜的厚度、耐腐蚀性等性能进行了测试分析。结果表明,经电子探针检测后发现显色的元素主要是Mn元素,而经过XRD检测可以进一步确认显色的物相主要是Mn₂O₃;考察溶液浓度、反应时间、电流密度三个参数对颜色的影响,发现溶液浓度对颜色的改变影响最大。着色盐浓度过高或过低对膜层颜色和表面质量都不好,因此选用中等浓度组溶液为宜。保持相同电流密度和溶液浓度,随处理时间的延长,试样的厚度在增大;而在相同着色盐浓度、相同处理时间条件下,电流密度大的试样膜层厚度的增长趋势要大于电流密度小的试样。其次,在电解着色的过程中,将在添加KMnO₄的电解液中进行微弧氧化着色过的试样,放置在硫酸镍溶液中,通过改变反应时间和改变电解液浓度,观察膜层相组成、形貌、厚度等的变化。试样在处理的过程中由于放置于阴极,对于膜层起到了加载负脉冲的作用,因此会使膜层有消融的现象;在电解液中也不宜处理时间过长,否则容易导致表面部分氧化膜脱落;在电解着色的过程中,延长电解时间或者提高硫酸镍含量,都会使膜层里镍的含量提高。经过电解着色的试样耐蚀性有所提高。最后,将在硅酸盐基础电解液进行微弧氧化的试样放置在硫酸镍溶液中,通过改变反应时间和改变电解液浓度,观察膜层相组成、形貌、厚度等的变化。在电解液中处理时间过长也会引起表面膜层的部分氧化膜的剥落。通过在硫酸镍溶液中电解着色试样的耐蚀性有所提高,但总的来说先进行微弧氧化着色再进行电解着色的试样耐蚀性好。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-21
  1.1 镁及镁合金表面处理现状  10-12
    1.1.1 化学转化  10
    1.1.2 阳极氧化及微弧氧化  10-11
    1.1.3 机械表面处理  11
    1.1.4 强束流改性技术  11-12
  1.2 传统的镁合金表面着色防护技术  12-14
    1.2.1 化学转化+喷涂  12
    1.2.2 金属涂层  12-13
    1.2.3 阳极氧化着色反应  13-14
  1.3 微弧氧化着色技术  14-20
    1.3.1 整体着色法  14-15
    1.3.2 电解着色法  15-16
    1.3.3 着色膜层的性能表征  16-20
  1.4 本论文研究的目的及主要内容  20-21
第2章微弧氧化着色膜层制备工艺与性能  21-37
  2.1 引言  21
  2.2 试验部分  21-24
    2.2.1 试验材料  21-22
    2.2.2 微弧氧化着色溶液的配制与微弧氧化着色设备  22-23
    2.2.3 微弧氧化着色膜层性能测试  23
    2.2.4 试验方案的设计  23-24
  2.3 结果与讨论  24-35
    2.3.1 微弧氧化着色试验  25-34
    2.3.2 着色盐同络合剂配比的影响  34-35
  2.4 小结  35-37
第3章含KMnO_4微弧氧化着色膜层电解着色工艺与性能  37-49
  3.1 引言  37
  3.2 试验材料及方法  37-39
    3.2.1 试验材料与电解着色设备  37
    3.2.2 试验方案的设计  37-39
  3.3 结果与讨论  39-48
    3.3.1 微弧氧化着色膜层性能检测  39-41
    3.3.2 微弧氧化着色膜层电解着色后膜层性能检测  41-47
    3.3.3 微弧氧化着色膜层电解着色后的耐蚀性  47-48
  3.4 小结  48-49
第4章无KMnO_4微弧氧化膜层电解着色工艺与性能  49-57
  4.1 引言  49
  4.2 试验材料  49-51
    4.2.1 试验材料与电解着色和膜层性能测试设备  49-50
    4.2.2 试验方案的设计  50-51
  4.3 结果与讨论  51-56
    4.3.1 微弧氧化膜层电解着色后的相组成  51
    4.3.2 微弧氧化膜层电解着色后的成分组成  51-53
    4.3.3 微弧氧化膜层电解着色后的厚度  53-54
    4.3.4 微弧氧化膜层电解着色后的外观质量  54-55
    4.3.5 微弧氧化膜层电解着色后的表面形貌  55
    4.3.6 微弧氧化膜层电解着色后的耐蚀性  55-56
  4.4 小结  56-57
结论与展望  57-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文  64

金属型AZ91D镁合金微弧氧化着色膜制备和性能的研究

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