铝合金微弧氧化膜的制备及耐蚀性研究

作     者：乔爱家 

作者单位：长春工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王燕;祝世洋

授予年度：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：微弧氧化 铝合金 工艺参数 电解液 耐蚀性 

摘      要：铝合金因其较低的密度、优良的可塑性以及抗撞击性,成为了现代工业应用领域中主要的轻金属材料之一,被广泛应用在航空航天、汽车、船舶等领域。但其在酸碱等恶劣的环境条件下容易发生各种腐蚀,严重制约着它的使用。因此,对其进行表面防腐处理必不可少。微弧氧化（MAO）技术作为一种新兴的环境友好型表面处理技术,它的工艺稳定可靠,成膜硬度高、耐磨损、耐腐蚀,且与基体结合良好,有着极佳的应用潜力。本文通过调整MAO工艺参数以及电解液组分浓度,结合电化学等性能分析,探索不同的工艺条件对MAO膜层的微观结构及防腐能力的影响规律,分析膜层防腐能力与微观结构之间的关系。 本文选用6061-T6铝合金作为基材,采用MAO工艺对其进行表面防腐处理。在硅酸盐体系电解液下,利用控制变量法调整微弧氧化的时间、正负向电压;在磷酸盐体系电解液下调整两种组分（Na PO）和NHVO的浓度,根据制备所得膜层耐腐蚀能力的强弱,分别确定最佳的工艺参数及电解液配方。利用涂层测厚仪、SEM、XRD、电化学工作站等,分别对膜层进行了厚度、表面形貌、物相组成、耐腐蚀性能的测试与分析。得出如下结论: （1）在硅酸盐体系电解液中制备的膜层厚度和致密度随着正向电压的增加呈现先增大后减小的趋势,膜层的耐腐蚀能力受到膜层厚度和致密性的严重影响,在600 V正向电压下制备的膜层厚度较大,且具有最佳的致密性,耐腐蚀性能最好。氧化时间对膜层的影响与正向电压所呈现的对膜层的影响规律相近,15min的氧化时间最佳。施加70 V负向电压所制备的膜层相较于未施加负压所得膜层,表面更加致密,膜层厚度更大,耐蚀性更好。最终确定在该体系电解液中,固定组分浓度不变,最佳的工艺参数为:正向电压600 V、负向电压70 V、氧化时间15 min。该条件下制备的膜层自腐蚀电位最高,相较于基体提高了0.3 V;极化阻值最大,相较于基体提高了3个数量级;自腐蚀电流密度最小,相较于基体降低了4个数量级,具有最好的耐蚀性。 （2）在磷酸盐体系电解液中,固定正负向电压分别为600 V、70 V,氧化时间15 min,分别调节（Na PO）和NHVO浓度,探究二者浓度对膜层耐蚀性的影响,最终确定最佳的浓度条件为（Na PO）30 g/L、NHVO6 g/L,该浓度条件下所制备膜层耐蚀性最佳,其厚度达到41.5μm,表面放电微孔数量最少,致密性最佳。膜层中含有的VO相最多,很大程度上提高了膜层的耐蚀性。