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镁合金具有密度低、比强度高、比刚度高等优点,在汽车制造、航空航天、电子产品和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。然而镁及其合金化学性质较活泼使得其极易被腐蚀,这一定程度限制了它的应用。微弧氧化技术可以应用于镁合金表面改性,通过在其表面原位生长陶瓷膜而形成全新的组织和成分,进而可以提高其耐腐蚀性能。但由于微弧氧化自身工艺条件的限制使得制备的陶瓷膜具有微米级的孔洞和少量的微裂纹,限制了其对镁合金基体的保护。Ta2O5具有良好的耐腐蚀性能和化学稳定性,通过两种实验方法在AZ31B镁合金基体上制备MAO/Ta2O5复合膜,可以对微弧氧化膜进行改性,进一步提高其耐腐蚀性能。
论文采用磁控溅射-微弧氧化复合表面处理技术,首先在基体上镀一层Ta膜,接着进行微弧氧化处理生成MAO/Ta2O5复合膜。实验探究了溅射时间、溅射功率、氧化时间和电流密度对复合膜表面形貌、电化学性能、物相组成和耐盐雾腐蚀的影响规律。研究结果表明,当溅射功率为40W、溅射时间为90min、氧化时间为20min、电流密度为15mA/cm2时,制备的复合膜的耐腐蚀性最优。此时的腐蚀电流密度为2.41×10-9A/cm2,腐蚀电位为-1.28V,经过14天盐雾腐蚀试验之后的腐蚀程度最轻。XRD和XPS表明复合膜主要由MgO、Ta2O5和Mg2SiO4组成,但有部分Ta未完全反应成Ta2O5。
论文通过直接在微弧氧化电解液中添加Ta2O5纳米颗粒来一步制备MAO/Ta2O5复合膜。实验研究了Ta2O5纳米颗粒的添加浓度对复合膜表面形貌、电化学性能、物相组成和耐盐雾腐蚀的影响规律。研究结果表明,Ta2O5的添加可以不同程度的改变膜层孔隙率和均匀性。当添加4g/L的Ta2O5纳米颗粒时,复合膜层孔洞尺寸最小且分布均匀,腐蚀电流密度降至2.36×10-9A/cm2,腐蚀电位正移到-1.30V,经14天盐雾腐蚀试验后无明显腐蚀点。EDS、XRD和XPS测试结果表明复合膜层主要由MgO、Ta2O5和Mg2SiO4组成,且Ta2O5是惰性嵌入膜层中。
对两种方法制备的MAO/Ta2O5复合膜进行对比分析,可以发现两种方法制备的复合膜的化学组成相似,主要是MgO、Ta2O5和Mg2SiO4,但是磁控溅射-微弧氧化法制备的复合膜中有部分未反应的Ta存在。各自最优参数下制备的复合膜的腐蚀电流密度特别接近,膜层耐腐蚀性相近,但是一步微弧氧化法的制备工艺较简单,成本较低,在本研究中更具优势。
论文采用磁控溅射-微弧氧化复合表面处理技术,首先在基体上镀一层Ta膜,接着进行微弧氧化处理生成MAO/Ta2O5复合膜。实验探究了溅射时间、溅射功率、氧化时间和电流密度对复合膜表面形貌、电化学性能、物相组成和耐盐雾腐蚀的影响规律。研究结果表明,当溅射功率为40W、溅射时间为90min、氧化时间为20min、电流密度为15mA/cm2时,制备的复合膜的耐腐蚀性最优。此时的腐蚀电流密度为2.41×10-9A/cm2,腐蚀电位为-1.28V,经过14天盐雾腐蚀试验之后的腐蚀程度最轻。XRD和XPS表明复合膜主要由MgO、Ta2O5和Mg2SiO4组成,但有部分Ta未完全反应成Ta2O5。
论文通过直接在微弧氧化电解液中添加Ta2O5纳米颗粒来一步制备MAO/Ta2O5复合膜。实验研究了Ta2O5纳米颗粒的添加浓度对复合膜表面形貌、电化学性能、物相组成和耐盐雾腐蚀的影响规律。研究结果表明,Ta2O5的添加可以不同程度的改变膜层孔隙率和均匀性。当添加4g/L的Ta2O5纳米颗粒时,复合膜层孔洞尺寸最小且分布均匀,腐蚀电流密度降至2.36×10-9A/cm2,腐蚀电位正移到-1.30V,经14天盐雾腐蚀试验后无明显腐蚀点。EDS、XRD和XPS测试结果表明复合膜层主要由MgO、Ta2O5和Mg2SiO4组成,且Ta2O5是惰性嵌入膜层中。
对两种方法制备的MAO/Ta2O5复合膜进行对比分析,可以发现两种方法制备的复合膜的化学组成相似,主要是MgO、Ta2O5和Mg2SiO4,但是磁控溅射-微弧氧化法制备的复合膜中有部分未反应的Ta存在。各自最优参数下制备的复合膜的腐蚀电流密度特别接近,膜层耐腐蚀性相近,但是一步微弧氧化法的制备工艺较简单,成本较低,在本研究中更具优势。