氫氧化鈉濃度對(duì)鎂合金微弧氧化膜性能影響畢業(yè)論文-文庫(kù)吧
2025-07-22 19:12 本頁(yè)面
【正文】 雜的有機(jī)化合物。鎂還用作化工儲(chǔ)槽罐、地下管道及船體等陰極保護(hù)用的陽(yáng)極材料。用鎂來(lái)制造干電池、鎂 — 海水儲(chǔ)備電池。鎂由于燃燒熱高，燃燒時(shí)發(fā)出耀眼的火焰，用鎂制造照明彈、燃燒彈和焰火等。此外，鎂還可以作為一種新的儲(chǔ)能材料。 中國(guó) 鎂工業(yè)要想取得更大發(fā)展，需要進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)高附加值、高科技含量的鎂產(chǎn)品，擴(kuò)大國(guó)內(nèi)鎂的應(yīng)用，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)必須下大力氣推廣新能源，節(jié)能降耗，走上循環(huán)經(jīng)濟(jì)之路 [9]。 鎂合金性能及其防護(hù) 鎂合金在共晶溫度時(shí)，具有 α 相單相組織，而在常溫下具有 α+β（ Mg2Al3）組織。鎂在 α 相中有一定的溶解度 [11]，而且鎂原子半徑與鋁原子半徑相差很大，故能產(chǎn)生很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用。 AZ 系列合金中 Zn 在合金中溶于 α 相，并 在晶界上形成 T 相，有效抑制鎂原子的擴(kuò)散和 β 相的析出。因此其組織穩(wěn)定性強(qiáng)，應(yīng)力腐蝕傾向較小。合金中的表面活性元素 Be 富集于表面，而成為氧化鋁膜中的組成物，增大了氧化膜的電阻率，故提高合金抗氧化性。 又由于 BeO 的體積是氧化前 Be 體積的 倍，提高了氧化膜的致密度，因而提高耐蝕性。 AS 系列合金中的 Si、 Mn 的輔助強(qiáng)化，提高了組織穩(wěn)定性，減小應(yīng)力腐蝕傾向， Si也減小了熱裂傾向。 另外，鎂合金還具有其他一些特點(diǎn)，如密度低，但比強(qiáng)度、比剛度高；吸震性好；收縮率均勻一致，具有良好的蠕變強(qiáng)度；縮孔傾向小；流動(dòng)性好、凝固 快；與鋼之間的粘附系數(shù)低，易脫模；與 Fe、 Co、 Cr、 W 等元素不溶或微溶，對(duì)鋼質(zhì)模具和工具侵蝕作用??；有良好的切削加工性能等優(yōu)點(diǎn)。 鎂合金的腐蝕防護(hù) [12] 提高鎂合金的耐蝕性對(duì)于醫(yī)用鎂金屬植入材料是十分重要的，目前發(fā)展的鎂合金腐蝕防護(hù)方法主要包括以下幾個(gè)方面： (1)提高合金純凈度。 影響鎂合金耐蝕性的最重要因素之一是其中的雜質(zhì)含量，尤其是有害元素如Fe、 Ni、 Cu 和 Co 的含量。因此控制合金中有害元素的含量在容許極限以下，降低冶金中重金屬雜質(zhì)的含量，可有效提高合金的耐腐蝕性能。 (2)合成保護(hù)性膜層或涂層 。 5 保護(hù)性膜層或涂層主要包括化學(xué)轉(zhuǎn)化膜層和有機(jī)膜層?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化是通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)在基體金屬表面形成防護(hù)膜層的方法。實(shí)際應(yīng)用最多的鉻酸鹽處理工藝中含 Cr6+離子，有毒性，污染環(huán)境并危害人體健康，不適合作為醫(yī)用鎂合金的表面處理方法。后來(lái)逐漸發(fā)展了處理液以高錳酸鹽、可溶性硅酸鹽、硼酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物為主的表面處理方法 [7]。 Amy L． Rudd 等應(yīng)用稀土轉(zhuǎn)化技術(shù)在鎂表面生成了一層保護(hù)性膜，發(fā)現(xiàn)處理后的鎂合金耐蝕性能顯著提高。鎂合金的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜具有多孔的特點(diǎn)，一般作為基底，需要進(jìn)一步的封閉處理。通常采 用乙烯樹脂、聚氨酯以及橡膠等材料獲得有機(jī)涂層防護(hù)膜，但是有機(jī)涂層及特殊涂層只能用來(lái)短時(shí)間地保護(hù)金屬，不能長(zhǎng)期用作保護(hù)涂層。 (3)采用快速凝固工藝。 快速凝固可以減小雜質(zhì)的有害作用，因?yàn)榭焖倌淘龃罅擞泻﹄s質(zhì)的固溶極限，形成了成分范圍較寬的相組織。而且快速凝固使表面的成分均勻化，能減小局部微電偶電池的活性。更重要的是，由于快速凝固工藝能增大以高濃度存在時(shí)可以形成玻璃體氧化膜的元素的固溶度，促進(jìn)更具保護(hù)性并有“自愈”能力的玻璃體膜的形成，因此也能提高材料的耐蝕性能 [12]。 (4)離子注入和激光處理等表面改性 技術(shù)。 離子注入是將高能離子在真空條件下加速注入固體表面的方法，利用該法幾乎可以注入任何離子。可以通過(guò)注入具有耐蝕性能的元素來(lái)提高合金的耐蝕性，如在純鎂表面注入硼，可使鎂的開路電勢(shì)正移 200mV，擴(kuò)大鈍化區(qū)電勢(shì)范圍，降低臨界鈍化電流密度 [13]。激光處理能改變金屬表面，形成亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)固溶體，在納秒范圍內(nèi)脈沖激光可以產(chǎn)生高達(dá) 1010℃／ s 的冷卻速率，使金屬表面實(shí)現(xiàn)快速凝固。 修改意見(jiàn)：紅色部分可以刪掉。 微弧氧化處理 [15]是將鋁或鎂作為陽(yáng)極，以不銹鋼為陰極， 置于 脈沖電場(chǎng)環(huán)境的電解液 [16]中，使制品表面產(chǎn)生微弧放電而生成一層與基體結(jié)合的陶瓷層。微弧氧化技術(shù)本質(zhì)特征是工作電壓較高 (超過(guò)陽(yáng)極氧化的電壓范圍 )，從而使反應(yīng)進(jìn)入到一個(gè)等離子體化學(xué)和電化學(xué)綜合反應(yīng)的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中。當(dāng)施加的電 6 壓超過(guò)臨界擊穿電壓時(shí)，合金表面被擊穿，出現(xiàn)大量游動(dòng)的弧點(diǎn)，瞬間形成超高溫區(qū)域，導(dǎo)致表面薄弱部位熔化甚至氣化，在表面微孔放電通道內(nèi)發(fā)生復(fù)雜的等離子體化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)，形成新的氧化物。雖然局部瞬間溫度很高，但由于表面受電解液的激冷作用，溫度不會(huì)超過(guò) 100 攝氏度，使熔融的氧化物在過(guò)冷的電解質(zhì)溶液的作用下沉積在金屬的表 面，形成陶瓷氧化膜層。 微弧氧化 (MAO)是改善鎂合金表面性能的有效方法，所用電解質(zhì)是決定氧化膜性能的主要因素。隨著環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重要，開發(fā)環(huán)保型鎂合金微弧氧化工藝成為當(dāng)今熱點(diǎn)問(wèn)題。已報(bào)道使用的環(huán)保型電解質(zhì)中很大一部分為多氧鹽，研究較多的有硅酸鹽、四硼酸鹽、鋁酸鹽等。近年來(lái)鎢酸鹽已用于鎂合金微弧氧化電解質(zhì) [17][19]。丁軍等 [20]在堿性硅酸鈉基本溶液中，較系統(tǒng)研究了加入不同濃度 鎢 酸鈉對(duì)氧化過(guò)程、表面形貌、硬度和耐磨性影響，結(jié)果表明鎢酸鈉可提高氧化膜硬度和耐磨性，但沒(méi)有對(duì)氧化樣品的重要性能之一－耐蝕性進(jìn) 行評(píng)價(jià)。 由于 植酸環(huán)保以及具有特殊性能，作為一種全新的無(wú)毒環(huán)保型金屬表面處理劑，它最早應(yīng)用于鋁合金的化學(xué)處理 上 [20]，后 用于鎂合金化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的處理劑 。張榮發(fā)等 [21]使用植酸作為鎂合金微弧氧化電解質(zhì)，研究了其對(duì)氧化膜性能影響，結(jié)果表明植酸可降低氧化膜表面單位面積微孔數(shù)從而提高耐蝕性。 EDX分析表明，植酸參與氧化膜的形成過(guò)程。氧化膜中含有來(lái)自植酸中的磷，并且含量隨溶液中植酸用量的增加而增大。另外，氧化膜的顏色受溶液中植酸用量影響并且隨其增加逐漸加深。 本文在含植酸的堿性基本溶液中，研究了不同濃度鎢酸鈉對(duì)鎂合金 微弧氧化膜厚度、顏色、表面形貌、氧化膜重量增量和耐蝕性影響。 近年來(lái)鎢酸鹽也已經(jīng)開始用于微弧氧化電解質(zhì)。鎢酸鹽屬于鈍化膜性緩蝕劑，能使金屬表面形成致密牢固的鈍化膜 [23]。我國(guó)鎢礦儲(chǔ)藏量約占世界總儲(chǔ)量的 55%以上，具有提供足夠鎢化合物的能力，同時(shí)鎢酸鹽穩(wěn)定性高，系統(tǒng)效應(yīng)好，不易水解。鎢酸鹽由于其毒性低，對(duì)環(huán)境、人體和作物沒(méi)有危害，也不引起微生物孽生，屬環(huán)境友好型緩蝕劑，但其緩蝕率不太高，用量較大 [24]。因而本文在含植酸的堿性溶液中，研究了不同。濃度鎢酸鈉對(duì)鎂合金微弧氧化膜厚度、顏色、表面形貌、氧化膜重量增 重和耐蝕性影響 。 修改意見(jiàn) :你研究是植酸鈉 ,怎么敘述了鎢酸鈉方面的內(nèi)容 . 7 實(shí)驗(yàn)方法 選擇 AZ91HP 鎂合金作為試驗(yàn)材料，其成分 (wt%)為： Al , Zn , Mn , Si , Cu , Ni ,
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