AZ31鎂合金表面MAO-DLC復(fù)合膜的制備及耐腐蝕性能研究.pdf

1、鎂合金作為21世紀(jì)最輕的輕金屬材料，其優(yōu)異的性能使其廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航空航天以及電子產(chǎn)品等許多領(lǐng)域。然而，鎂合金表面易腐蝕、性能差等缺點卻制約了其廣泛應(yīng)用。當(dāng)前對該領(lǐng)域的研究著重于從鎂合金表面改性角度設(shè)計新型膜層結(jié)構(gòu)和材料組分，使其能夠提高鎂合金的耐腐蝕性能、增大鎂合金的耐摩擦磨損性能，開發(fā)出使用壽命長的防腐蝕涂層。目前的研究方向主要包括：（1）設(shè)計并開發(fā)制備簡單、成本低廉具有優(yōu)異性能的新型鎂合金腐蝕防護涂層材料；（2）探索并研究材

2、料組成及膜層結(jié)構(gòu)對鎂合金腐蝕防護性能的影響規(guī)律；（3）使用材料基因組計劃的理念，采用模擬預(yù)測的方法，加快新型高性能膜層的開發(fā)速度。
　　本研究采用微弧氧化技術(shù)與磁控濺射方法制備了 MAO/DLC復(fù)合膜層，用于鎂合金腐蝕防護。討論了微弧氧化電解質(zhì)溶液配比、氧化電流密度、氧化時間等工藝參數(shù)對所形成MAO膜層性能的影響。并對磁控濺射靶功率、濺射沉積時間以及乙炔、氬氣流量等磁控濺射工藝參數(shù)對所制備DLC薄膜性能的影響進(jìn)行了研究。最后在最優(yōu)

3、化的工藝參數(shù)下制備出了性能良好的 MAO/DLC復(fù)合膜層。采用表面輪廓儀、雙束聚焦掃面電子顯微鏡、拉曼光譜、劃痕儀、化學(xué)工作站等儀器設(shè)備對復(fù)合膜層進(jìn)行了檢測分析。研究了制備工藝參數(shù)對膜層厚度、表面粗糙度、表面形貌及微觀結(jié)構(gòu)、膜層材料的化學(xué)成分及耐腐蝕性能的影響，使用電化學(xué)的方法對MAO/DLC復(fù)合膜層的耐腐蝕性能進(jìn)行了測試分析，得到了如下結(jié)論：
　　研究中得到MAO膜層的最佳制備工藝條件為Na2SiO3為0.15 M、KF為0.1

4、 M、KOH為0.2 M，微弧氧化的電流密度為60 mAcm-2，微弧氧化的時間為20 min時，此時所制備的微弧氧化膜層質(zhì)量最好，膜層恰好達(dá)到厚度閾值約640nm。
　　DLC薄膜的最佳制備工藝參數(shù)為石墨靶功率180W、乙炔流量20sccm、氬氣流量40sccm、沉積時間2h時，此時所沉積的DLC薄膜表面均勻致密，無裂紋、微孔等缺陷。經(jīng)拉曼光譜分析得出DLC薄膜中D峰與G峰的強度比為0.68得到的DLC薄膜性能較好。
　　

5、MAO（642nm）/DLC（450nm）復(fù)合膜層對 AZ31鎂合金具有極好的腐蝕防護性能。該復(fù)合膜層能夠使鎂合金的腐蝕電流密度從1.75×10-5 A/cm-2降低到3.323×10-9 Acm-2，腐蝕電流密度降低近4個數(shù)量級；自腐蝕電位從-1.56V升高到-1.37V，自腐蝕電位提高了0.19V；使鎂合金在介質(zhì)中的腐蝕發(fā)生得到了很好的抑制作用。單層的 MAO膜層使鎂合金的腐蝕電流密度將低到3.87×10-9 Acm-2，用DLC封