高强韧镁合金的表面改性研究

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1、摘要镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、减震性好、电磁屏蔽性好等特点，但它的耐蚀性差，限制了其广泛应用。本文采用微弧氧化、直接化学镀、化学转化等表面处理方法在ZK61镁合金基体上制得保护涂层，提高了镁合金的耐蚀性，延长了其使用寿命。在铝酸盐和硅酸盐体系电解液中对ZK61镁合金进行了微弧氧化处理。随氧化时间和电流密度的增大，镁合金微弧氧化膜层中微孔的数量减少，但微孔的直径和表面粗糙度增大，甚至有裂纹出现。膜层厚度随氧化时间和电流密度的增加而线性增长，但与基体的结合力明显降低。镁合金微弧氧化膜层的耐

2、蚀性随氧化时间和电流密度的增大呈先增大后减小的趋势。电流密度对微弧氧化膜层成分的影响较大，氧化时间的影响较小。在铝酸盐体系中，微弧氧化膜层主要由MgO和MgAl204组成，微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0．20A／cm2。在硅酸盐体系中，微弧氧化膜层主要含有MgO、M92Si04和Si02，微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0．20A／cm2。以碱式碳酸镍为主盐、次亚磷酸钠为还原剂，对zK61镁合金进行了直接化学镀镍处理。镍镀层呈现胞状物形态，没有明显缺陷

3、；随pH值的上升，胞状物呈减小后增大的趋势。随硫脲浓度的增加，镀速呈直线下降趋势。镀层的耐蚀性随着温度和时间的增大而增大，随pH值的升上先增大后减小。直接化学镀镍最佳的工艺参数为硫脲浓度1mg／L、温度85℃、时间60min、pH6．4。磷酸盐转化膜的表面形貌呈现破碎的瓦片状，有裂痕；膜层的成分为M93(P04)2。随温度、时间、pH值的上升，裂痕呈增大的趋势。膜层的厚度随着时间和温度的增大而增大，随着pH值的上升先增大后减小。膜层的耐蚀性随时间、温度和pH值的增大呈先增大后减小的趋势。磷酸盐化

4、学转化处理的最佳工艺条件为温度40℃、时间15min和pH3．5。关键词：镁合金；耐蚀性；微弧氧化；化学镀；化学转化ABSTRACTMagnesiumalloyshaVeattractedgreatanentionforapplicationsinautomotiVe，electricalandaerospaceindustriesbecauseoftheirlowdensi够，highspeci行cstren群handhi曲speci6csti行hess，etc．HoweVer’magnesi

5、啪hasaVe呵lownormaIelectrodepotential，whichmakesitbecomeoneofthemoStactiVestmcturalmetals．Thispaperusethreesurfacetreatmentmethods(micro咀rcoxidation、directchemicalpJating，chemicalconVersion)toproduceprotectiVecoatingsmagnesiumalloys．Thecoatingscanincre

6、asethecorrosionresistanceofmagnesiumalloyandextendtheserVice1ife．Micro—oxidationcoatingwaspreparedonthesurfaceofZK61magnesiumalloyinsilicateandaluminatesystems．Wimtheincreasingoftimeandcullrentdensity，theamountofmicroporesinthemicro—arcoxidationcoati

7、ngdecreases，butthesizeofmicroporeandtheroughnessofcoatingbecomegreater，andthicknessshowsaIineargro训h，adhesionforcedecreasesign讯cantly．Thecon．osionincreasesfirstandthendeclineswiththeprocessingtimeandcurrentdensi够．Currentdensi够showsagreaterimpactoncom

8、positionofmicro-oxidationnlm．ThecoatingismahlycomposedofMgO(periclase，syn)andMgA】204(spineI)inaluminatesyStem．ThecoatingcontainsMgO(periclase，syn)，M92Si04(forSterk，syn)aJldSi02insilicatesystem．Theoptimumprocessingparametersformagnesiumalloyareinaproc