氫氧化鈉濃度對鎂合金微弧氧化膜性能影響畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-10-28 19:12本頁面
【正文】 arc oxidation。 NaOH 1. 引言 鎂的豐富來源及廣泛應(yīng)用 鎂是地殼中第三最豐富的元素，儲量占地殼的 %，僅次于鋁和鐵。鎂是銀白色的金屬，密度 克 /厘 3，熔點(diǎn) ℃ 。鎂化學(xué)式 Mg,相對原子質(zhì)量 ，電離能 電子伏特，是 輕金屬 之一，具有 延展性 ，金屬鎂無 磁性 ，且有良好的熱消散性。一般成年人每日對鎂的需求量，男性為 350 毫克，女性為 300 毫克，如果缺鎂，可導(dǎo)致肌肉無力，耐久力降低。鎂影響 細(xì)胞 的多種生物功能：影響鉀離子和 鈣離子 的轉(zhuǎn)運(yùn)，調(diào)控信號的傳遞，參與 能量代謝 、 蛋白質(zhì) 和 核酸 的合成；可以通過絡(luò)合負(fù)電荷基團(tuán)，尤其 核苷酸 中的磷酸基團(tuán)來發(fā)揮維持物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能；催化酶的激活和抑制及對 細(xì)胞周期 、 細(xì)胞增殖 及 細(xì)胞分化 的調(diào)控；鎂還參與維持 基因組 的穩(wěn)定性，并且還與機(jī)體氧化應(yīng)激和 腫瘤 發(fā)生有關(guān)。食物中的鎂在整個(gè) 腸道 均可被吸收，但主要是在空腸末端與回腸部位吸收，吸收率一般約為 30%。成人從膳食中攝入的鎂大量從膽汁、胰液和腸液分泌到腸道，其中 60%?70%隨 糞便 排出，部分從汗和脫落的皮膚細(xì)胞丟失 [4]。 修改意見 :數(shù)字和字母采用 Times New Roman 格式 ，如紅色字體部分。由于鎂基合金（含鋁、錳、鋅、鋰等）的結(jié)構(gòu)件或壓鑄件的比強(qiáng)度（單位重量的強(qiáng)度）大，在汽車、航空、航天等工業(yè)中，用鎂代替部分的鋁，可 減輕結(jié)構(gòu)的重量。鎂是用作生產(chǎn)球墨鑄鐵的球化劑。在有機(jī)合成中，應(yīng)用鎂的格里納德（ Grignard）反應(yīng)，可 4 以合成多種復(fù)雜的有機(jī)化合物。用鎂來制造干電池、鎂 — 海水儲備電池。此外，鎂還可以作為一種新的儲能材料。 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。 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。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。 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。 鎂合金的腐蝕防護(hù) [12] 提高鎂合金的耐蝕性對于醫(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。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。 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。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。 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。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短時(shí)間地保護(hù)金屬，不能長期用作保護(hù)涂層。 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。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]。 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。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。 微弧氧化處理 [15]是將鋁或鎂作為陽極，以不銹鋼為陰極， 置于 脈沖電場環(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。在這個(gè)過程中。雖然局部瞬間溫度很高，但由于表面受電解液的激冷作用，溫度不會超過 100 攝氏度，使熔融的氧化物在過冷的電解質(zhì)溶液的作用下沉積在金屬的表 面，形成陶瓷氧化膜層。隨著環(huán)境保護(hù)越來越重要，開發(fā)環(huán)保型鎂合金微弧氧化工藝成為當(dāng)今熱點(diǎn)問題。近年來鎢酸鹽已用于鎂合金微弧氧化電解質(zhì) [17][19]。 由于 植酸環(huán)保以及具有特殊性能，作為一種全新的無毒環(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 。 EDX分析表明，植酸參與氧化膜的形成過程。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。 近年來鎢酸鹽也已經(jīng)開始用于微弧氧化電解質(zhì)。我國鎢礦儲藏量約占世界總儲量的 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。因而本文在含植酸的堿性溶液中，研究了不同。 修改意見 :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 , Fe , Mg 余量。實(shí)驗(yàn)所用基本電解液為 12 g/L 植酸 （ 修改意見：是植酸鈉，不是植酸 ） ，向其中分別加入 010 g/L 氫氧化 鈉，不同電解液組成和濃度見表 1。 使用 MAOI50C 微弧氧化電源，具有正負(fù)脈沖輸出，其工作參數(shù)為：脈沖電壓 80 V800 V 連續(xù)變化；平均電流 050 A 連續(xù)可調(diào)；脈沖占空比 540%；正負(fù)脈沖頻率同步調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍為 100 Hz3000 Hz。 使用 Sartorius 電子天平（精度 mg）稱量試劑重量 ， 采用 DDS307W 電導(dǎo)率儀測量溶液電導(dǎo)率。氧化樣品噴金后，采用 德國 Zeiss 公司的 Σigma 掃描電子顯微鏡 進(jìn)行表面形貌觀察，并用該環(huán)境掃描電子顯微鏡配置的 EDX 成分分析儀測定氧化膜成分。 8 0 2 4 6 8 1010002020300040005000electrical conductivity*10(us/m)N a O H ( g / l ) 電導(dǎo)率 不同電解質(zhì)的電導(dǎo)率見表 2。 從 表 1 和圖 1 可以 看出，電導(dǎo)率隨著 NaOH 濃度的增加而增加，原因是C6H18O24P6 是 中強(qiáng)酸，在溶液中只電離一小部分，所以電導(dǎo)率很小。 修改意見：原因?yàn)?NaOH 為強(qiáng)電解質(zhì)，尤其是 Na+對電導(dǎo)率影響很大。當(dāng) 加入 4 g/l 的氫氧化鈉 后 開始可以成膜 ，但 隨著氫氧化鈉的濃度增加，終 電壓下降 。在含植酸的堿性基本溶液中，加入氫氧化鈉后，氧化膜表面會有所變 化，有腐蝕現(xiàn)象 ，表面變得粗糙， 但總的來說試樣表面變化不大 。 11
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