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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。微弧氧化技术经过近几年的发展,已日益显现出其技术的优势和实用性,并还能应用于实际生产。但是处理表面颜色单一性限制了其在许多工业产品上的推行,已成为目前必须重点解决的问题。本论文在国内外首先提出了微弧氧化着色技术,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。
本文率先从工艺和机理上对镁合金微弧氧化着色反应进行了研究,主要研究电解液中的主盐、溶液的pH值、电解液中着色盐、着色反应时间以及添加剂等工艺参数对镁合金微弧氧化着色膜的生长过程的影响,并利用SEM、X-ray、显微硬度计、涡流测厚仪、分光光度计等表征手段来分析微弧氧化着色膜陶瓷层的组织与性能。
研究结果表明,以Na2SiO3为主盐,KMnO4为着色盐的电解液能进行微弧氧化着色反应,生成表面光滑、致密性较好、绝缘和有光泽的黄色氧化膜陶瓷层;它是由一定厚度的致密层和较薄的疏松层构成;氧化膜是由MgO、MgSiO3和Mg6MnO8组成的;研究了添加柠檬酸钠和EDTA对着色膜的影响,发现柠檬酸钠作为微弧氧化反应过程中的稳定剂,降低了起弧的电压和弧光的强度,从而避免因为电压过高,强度过大而引发破坏性电弧的出现,同时也减缓反应的速度,防止孔蚀的形成,从而使形成的氧化膜陶瓷层更加致密EDTA可以使溶液着色离子均匀分散于电解液中,使微弧氧化膜陶瓷层对锰(Mn)元素具有更好的吸附能力,从而使生成的氧化膜陶瓷层颜色更均匀;同时着色膜陶瓷层的表面硬度得到很大的改善,具有很强的抗腐蚀性和很好的结合力,表面颜色也具有很强持久性。