<address id="pxpdf"><listing id="pxpdf"><menuitem id="pxpdf"></menuitem></listing></address>
<address id="pxpdf"><nobr id="pxpdf"><nobr id="pxpdf"></nobr></nobr></address>

              <form id="pxpdf"><nobr id="pxpdf"></nobr></form>

                  不同加壓方式下鎂合金微弧氧化膜結構及耐蝕性的變化規律-項目案例-污水池加蓋-反吊膜|膜加蓋-除臭加蓋-膜結構公司-上海華喜膜結構工程有限公司
                  網站首頁 解決方案 項目案例 新聞動態 膜材介紹 關于華喜 聯系方式 EN
                  首頁 > 新聞動態 > 公司動態

                  不同加壓方式下鎂合金微弧氧化膜結構及耐蝕性的變化規律

                  發布時間:2019年9月21日 點擊數:889

                  鎂合金具有密度小、比剛度和比強度高等優點, 廣泛應用于航空、汽車、3C產品等領域。但由于其表面易發生腐蝕, 嚴重制約了其應用, 因此必須對其進行表面防腐處理后才能使用。鎂合金表面處理的方法很多, 其中微弧氧化技術能大幅度地提高鎂合金的耐腐蝕性能, 同時該工藝比較環保, 因而促進了鎂合金的廣泛應用[1,2,3,4]。微弧氧化膜層中存在微孔的特點, 使得鎂合金微弧氧化膜層的結構及其對膜層耐蝕性的影響受到較多學者的關注[5,6,7,8]。然而, 已有對膜層結構的研究多為對膜層微觀形貌的定性分析, 而對膜層中微孔的大小、數量及孔隙率進行定量研究的較少[9,10,11,12], 若能將微孔的大小、數量和孔隙率進行量化表征, 必將有助于深入地分析膜層耐蝕性變化的原因。

                  目前, 國內外學者主要采用恒壓、變壓、恒流等幾種工藝對鎂合金進行微弧氧化處理, 并對所得膜層的結構及耐蝕性能進行研究。然而, 將不同加壓方式下膜層結構及耐蝕性的變化規律進行對比研究的則很少[13,14,15,16]。此外, 工業化生產中, 膜層的生長速率、耐蝕性能等是需要重點考慮的問題, 因此, 應予以綜合考慮。基于此, 本實驗以工業中廣泛應用的AZ91D鎂合金為基體, 采用恒壓、變壓兩種不同的加壓方式對基體進行不同時間的微弧氧化處理, 研究膜層結構的變化規律, 特別是膜層中微孔的大小、數量和孔隙率的定量變化, 分析膜層耐蝕性的變化規律及原因, 比較2種加壓方式下膜層的差異。

                  1 實驗

                  實驗所用AZ91D鎂合金的成分 (質量分數) 如表1所示。鎂合金錠通過機械加工制成圓片試樣, 試樣的尺寸為φ28 mm×11 mm。微弧氧化處理前, 對試樣表面進行一定的預處理:首先用400#的砂紙對試樣表面進行打磨, 去除機械加工時形成的氧化皮, 隨后用水沖洗, 最后用熱風吹干。試樣與鋁絲的一端相連, 連接處用高分子液體密封膠覆蓋, 鋁絲的另一端固定在電源支架上, 試樣作為陽極, 不銹鋼片作為陰極。

                  表1 AZ91D鎂合金名義化學成分Table 1 Nominal chemical compositions of AZ91D magnesium alloy (ω/%)     下載原表

                  表1 AZ91D鎂合金名義化學成分Table 1 Nominal chemical compositions of AZ91D magnesium alloy (ω/%)

                  實驗采用自制的雙極性脈沖電源, 并在硅酸鹽體系電解液中進行, 電解液的組成為硅酸鈉、氟化鉀及氫氧化鈉, 電解液溫度保持在20~40℃。分別在恒壓、變壓兩種電壓加載方式下對試樣進行微弧氧化處理, 處理時間分別為10、30、50、70 min。2種加壓方式分別命名為恒壓P1和變壓P2模式, 不同處理時間對應的工作電壓如圖1所示。

                  膜層的厚度用TT260型渦流測厚儀進行測量, 膜層的表面形貌采用JSM-5600LV型掃描電子顯微鏡 (SEM) 進行表征。在所得的SEM照片上用Image J軟件對膜層表面微孔的大小、數量及表面孔隙率進行統計分析。膜層物相采用日本理學D/MAX-2400型X射線衍射儀 (XRD) 進行檢測, 掃描角度為10°~80°, 掃描速度為8°/min, 檢測時采用銅靶。

                  膜層的耐蝕性采用三電極體系進行檢測, 試樣作為工作電極, 飽和甘汞電極作為參比電極, 鉑電極作為輔助電極。將試樣表面裸露出面積為1 cm2的區域并浸入質量分數為3.5%的氯化鈉溶液中, 浸泡30 min后, 采用CHI660C型電化學工作站檢測試樣的動電位極化曲線。恒壓、變壓兩方式下掃描電位的范圍分別為–1.55~–1.3 V、–1.5~–1.0 V, 掃描速率均為0.005V/s。

                  2 結果與討論

                  2.1 膜層厚度及生長速率

                  圖2為恒壓、變壓兩方式下不同處理時間膜層的厚度及生長速率。從圖2a中可以看出, 隨處理時間增加, 兩方式下膜層厚度均不斷增大, 且增大幅度不斷減小。相同處理時間比較, 恒壓方式下膜層厚度較大, 10 min時恒壓方式下膜層厚度已達23μm, 而變壓方式下僅為10.7μm, 直到處理時間為50 min時, 其厚度才與恒壓方式下接近 (24.2μm) 。從圖2b中可以看出, 隨著處理時間的增加, 兩方式下膜層生長速率均不斷降低。相同處理時間比較, 也存在一定的差異, 10 min時, 差異較大, 其中恒壓方式下明顯要大;30min時差異明顯減小, 50 min后基本相同。

                  圖1 2種加壓方式下不同處理時間對應的工作電壓Fig.1 Applied voltages corresponding to different treatment time under two power loading processes

                  圖1 2種加壓方式下不同處理時間對應的工作電壓Fig.1 Applied voltages corresponding to different treatment time under two power loading processes   下載原圖

                  兩加壓方式比較, 微弧氧化時, 恒壓方式下工作電壓很快增加到400 V。而變壓方式下工作電壓逐漸增大, 其值相對較低, 故擊穿時產生的能量較少, 從而使得成膜反應以較小的速率進行, 因此, 10 min時其膜層生長速率明顯較小。隨著膜層厚度的增大, 一方面, 參與成膜反應的物質穿過已有膜層到達反應位置的難度增加。另一方面, 再次擊穿所需電壓不斷增大, 而恒壓方式下工作電壓保持不變, 變壓方式下, 盡管工作電壓不斷增大, 但其增幅必須控制在一定的范圍內, 若增幅過大, 擊穿過程將十分劇烈, 出現所謂的“燒蝕”現象, 對膜層有較大的破壞作用, 故其增幅較小。由此可知, 兩方式下工作電壓的增幅均小于再次擊穿所需電壓的增幅, 從而使得試樣表面某些區域不再發生擊穿, 故擊穿的數量均不斷減小, 而擊穿數量的減少表明反應物質借以傳輸的通道的數量減少。因此, 兩方式下成膜反應的速率均不斷降低, 膜層的生長速率均不斷減小, 但減小幅度變壓方式下相對較小。

                  2.2 膜層表面形貌及微孔變化

                  圖3為兩加壓方式下不同處理時間膜層的表面微觀形貌。從圖3可以看出, 隨著處理時間的增加, 兩方式下膜層表面微孔均呈不斷變大的趨勢, 但變化幅度明顯不同。相同處理時間比較, 兩方式下膜層表面微孔也明顯不同。微孔具體的變化及差異如圖4所示。

                  圖4為兩加壓方式下不同處理時間膜層表面微孔數量的統計結果。從圖4a可以看出, 隨著處理時間的增加, 兩方式下微孔的數量均不斷減少, 其減少幅度變壓方式下較大。相同處理時間比較, 10、30 min時變壓方式下微孔數量較多, 50 min后, 則恒壓方式下較多。從圖4b可以看出, 隨著處理時間增加, 兩方式下較大微孔 (>5μm) 的數量均不斷增大, 其增大幅度同樣為變壓方式下較大。相同處理時間比較, 10、30 min時, 恒壓方式下較大微孔數量較多, 50 min后, 則變壓方式下較多。

                  圖5為兩加壓方式下不同處理時間膜層的表面孔隙率。從中可以看出, 隨著處理時間的增加, 兩方式下膜層的表面孔隙率均不斷增大, 變壓方式下表面孔隙率從9.64%不斷增大到12.91%, 而恒壓方式下僅在11.15%~12.51%范圍內變化, 變化幅度較小。相同處理時間比較, 10、30 min時, 恒壓方式下表面孔隙率較大, 50 min后, 則變壓方式下較大。

                  圖2 2種加壓方式下不同處理時間膜層的厚度及生長速率Fig.2 Thickness (a) and growth rate (b) of coatings at different treatment time under two power loading processes

                  圖2 2種加壓方式下不同處理時間膜層的厚度及生長速率Fig.2 Thickness (a) and growth rate (b) of coatings at different treatment time under two power loading processes   下載原圖

                  2.3 膜層物相組成

                  圖6為兩加壓方式下不同微弧氧化處理時間膜層的XRD圖譜。從圖6可以看出, AZ91D鎂合金在硅酸鹽體系電解液中進行微弧氧化處理, 兩方式下不同處理時間所得膜層均主要由Mg O、Mg F2、Mg2Si O4和Mg Al2O44種物相構成。結合電解液組成分析, Mg F2、Mg2Si O4中的F、Si元素分別來自電解液中的氟化鉀及硅酸鈉。同時, 膜層的物相組成均不隨處理時間的變化而改變。此外, Mg及Al12Mg17來自AZ91D合金基體。

                  2.4 膜層耐蝕性

                  表2為兩加壓方式下不同處理時間由膜層Tafel曲線得到的腐蝕電位 (Ecorr) 、腐蝕電流密度 (Icorr) 及極化電阻 (Rp) 。可以看出, 隨著處理時間的增加, 膜層的Ecorr、Icorr和Rp不斷變化, 表明膜層的耐蝕性不斷變化。從圖7中Icorr的變化規律可知, 恒壓方式下, Icorr不斷減小, 表明膜層的耐蝕性不斷增大, 而變壓方式下, Icorr先減小后增大, 表明膜層的耐蝕性先增大后減小。

                  圖3 2種加壓方式下不同處理時間膜層的表面形貌Fig.3 Surface morphologies of coatings at different treatment time under tow power loading processes

                  圖3 2種加壓方式下不同處理時間膜層的表面形貌Fig.3 Surface morphologies of coatings at different treatment time under tow power loading processes   下載原圖

                  鎂合金微弧氧化膜層的耐蝕性主要受膜層的厚度、微觀結構及表面缺陷等因素的影響, 其中微觀結構主要體現為微孔數量及表面孔隙率, 而表面缺陷主要指較大的微孔及微裂紋。對本研究中的膜層而言, 膜層的物相組成不隨處理時間的變化而改變 (圖6) , 微裂紋也很少 (圖3) , 因此, 膜層的耐蝕性主要受膜層的厚度、微孔數量、表面孔隙及較大微孔等因素的影響。變壓方式下, 10 min時, 膜層厚度很小 (圖2a) , 腐蝕介質很容易穿透膜層而腐蝕基體, 故與其他處理時間相比, Icorr最大, 膜層的耐蝕性較差。30 min時, 膜層表面孔隙率及較大微孔的數量均有所增大, 但微孔數量減少, 膜層厚度明顯增加, 腐蝕介質穿透膜層的難度增大, 故Icorr急劇降低, 膜層的耐蝕性顯著提高。50 min后, 膜層的厚度繼續增大, 但表面孔隙率、較大微孔的數量均顯著地增加, 使得腐蝕介質穿透膜層的難度降低, 故Icorr開始增大, 膜層的耐蝕性開始降低。而恒壓方式下, 微孔數量、表面孔隙率及較大微孔數量等隨處理時間的變化較小, 使得膜層的厚度成為決定耐蝕性的主要因素。隨著膜層厚度的增加, 腐蝕介質穿透膜層的難度不斷增大, 故Icorr不斷降低, 膜層的耐蝕性不斷增大。

                  圖4 2種加壓方式下不同處理時間膜層表面所有微孔及較大微孔的數量Fig.4 Amount of total (a) and lager (b) pores on surface of coatings at different treatment time under two powder loading processes

                  圖4 2種加壓方式下不同處理時間膜層表面所有微孔及較大微孔的數量Fig.4 Amount of total (a) and lager (b) pores on surface of coatings at different treatment time under two powder loading processes   下載原圖

                  圖5 2種加壓方式下不同處理時間膜層的表面孔隙率Fig.5 Surface porosity of coatings at different treatment time under two power loading processes

                  圖5 2種加壓方式下不同處理時間膜層的表面孔隙率Fig.5 Surface porosity of coatings at different treatment time under two power loading processes   下載原圖

                  圖6 2種加壓方式下不同處理時間膜層的XRD圖譜Fig.6 XRD patterns of coatings in P1process (a) and P2process (b) at different treatment time

                  圖6 2種加壓方式下不同處理時間膜層的XRD圖譜Fig.6 XRD patterns of coatings in P1process (a) and P2process (b) at different treatment time   下載原圖

                  在實際生產應用中, 往往需要將生產效率和性能要求統籌來考量。借此研究結果, 不妨選取恒壓下的10 min試樣和變壓下的50 min試樣做一比較。兩試樣膜層的厚度基本相同, 分別為23和24.2μm, 但從表2可知, 兩膜層的腐蝕電流密度Icorr卻處在同一數量級且差別很小, 說明兩膜層耐蝕性的差異很小。然而, 對比兩膜層的平均生長速率, 前者的 (2.3μm/min) 約為后者的 (0.5μm/min) 5倍 (圖2b) , 即兩膜層生長速率的差異相當明顯。換言之, 在二者的耐蝕性相差無幾的情形下, 前者的生長時間縮短了5倍。因此, 從工業生產角度考慮, 恒壓方式下膜層生長前期的生長速率較快, 可顯著提高生產效率, 更有利于工業化生產。

                  表2 兩加壓方式下不同處理時間微弧氧化膜層的腐蝕電位、腐蝕電流密度及極化電阻Table 2 Corrosion potential (Ecorr) , current density (Icorr) and linear polarization resistance (Rp) of MAO coatings at different treatment time under two power loading processes    下載原表

                  表2 兩加壓方式下不同處理時間微弧氧化膜層的腐蝕電位、腐蝕電流密度及極化電阻Table 2 Corrosion potential (Ecorr) , current density (Icorr) and linear polarization resistance (Rp) of MAO coatings at different treatment time under two power loading processes
                  圖7 2種加壓方式下不同處理時間微弧氧化膜層的腐蝕電流密度Fig.7 Corrosion current density of MAO coatings at different treatment time under two power loading processes

                  圖7 2種加壓方式下不同處理時間微弧氧化膜層的腐蝕電流密度Fig.7 Corrosion current density of MAO coatings at different treatment time under two power loading processes   下載原圖

                  3 結論

                  1) 恒壓、變壓不同加壓方式下, 鎂合金微弧氧化膜層結構隨時間的變化規律基本相同, 但變化幅度差異較大, 而膜層耐蝕性的變化規律則明顯不同。

                  2) 隨著處理時間的增加, 兩加壓方式下膜層的厚度不斷增大, 生長速率不斷減少, 微孔數量不斷減少, 較大微孔不斷增多, 表面孔隙率不斷增大, 其變化幅度在變壓方式下明顯較大, 然而, 膜層的物相組成卻不變。

                  3) 隨著處理時間的增加, 恒壓方式下膜層的耐蝕性不斷增大, 而變壓方式下則先增大后減小。兩加壓方式比較, 恒壓方式下膜層生長前期的生長速率明顯較大, 更有利于工業化生產。

                  專題報道             more...
                  • 軌道交通中膜結構的應
                    ...

                    查看更多

                  • 膜結構建筑保溫內襯技
                    剛查縣為青海省海北藏族自治州轄縣,青海省措溫波高原海濱藏城演藝中心,作為剛查縣的標志性建筑,演藝中心為直徑50米的圓形建...

                    查看更多

                  • 膜結構幕墻的應用
                    膜結構幕墻是膜結構在建筑外圍護結構的應用,具有膜結構的共同特性和優點:膜結構是一種非傳統的全新結構方式。...

                    查看更多

                  • 膜結構屋面的應用
                    屋蓋是房屋最上部的圍護結構,應滿足相應的使用功能的要求,為建筑提供適宜的內部空間環境。屋蓋也是房屋頂部的承重結構,受到材...

                    查看更多

                  • 膜結構應用于環保工程
                    隨著我國國民經濟飛速發展和市政基礎設施建設全面展開,特別是污水處理廠等環保項目日益增多,其中有相當數量的污水處理廠的厭氧...

                    查看更多

                  • 膜結構在污水處理廠中
                    相當數量的污水處理廠的厭氧池、污泥濃縮池、生物絮凝池等建于居民區、廠區的周邊,污水池的環境、風貌及污水臭味等直接影響人們...

                    查看更多

                  關于華喜

                  硬件實力 質量控制 發展歷程 公司簡介

                  軟件實力 經營理念  解決方案 聯系方式

                  中國華喜建筑網站

                  +021-59198545 400-176-6885 dshx@hxmjg99.com www.365daysofbliss.com 滬ICP備08009856號 使用條款

                  真人平台