基于鎂合金微弧氧化膜層的腐蝕實驗研究

魏征

摘要：本文主要通過微弧氧化工藝優化了AZ31B鎂合金的腐蝕性能。在硅酸鹽電解液里邊，通過改變微弧氧化頻率、占空比、電流密度、微弧氧化時間做了四因素三水平的正交實驗，發現當頻率為1000Hz、占空比為20%、電流密度為1.2A、時間為10min時，膜層自腐蝕電位最低。相較于鎂合金基體，自腐蝕電位增加了522mV，極大的降低了鎂合金自發性腐蝕的傾向性，因此提高了AZ31B鎂合金的耐蝕性。

關鍵詞：鎂合金;微弧氧化;自腐蝕電位

0? 引言

研究發現，當汽車重量降低10%，則燃油效率就可提升15%，尾氣可減少7%排放量。汽車輕量化主要材料有鎂合金、鋁合金[1]。變形鎂合金AZ31B具有較高的抗振能力和吸熱性，適用于制造發動機齒輪機匣、油泵和油管，且質量約為鋁合金的40%，所以未來在車用支架等部件上鎂合金的應用前景巨大。但是，鎂合金極易發生腐蝕，所以在實際應用中應該對車用鎂合金采取相應的保護措施。

近些年來，微弧氧化技術得到了長足的發展。這種技術是將Al、Mg、Ti等閥金屬或合金放于微弧氧化電解液中，利用等離子體電化學原理，使金屬與溶液接觸的表面產生電火花的這種現象[2]。本文基于變形鎂合金在應用時避免過度腐蝕而失去優良性能，同時，微弧氧化技術工藝簡單，生產效率高，經濟環保，是一項很有發展價值的表面處理技術。本文將在硅酸鹽體系中，改變電參數對AZ31B鎂合金進行微弧氧化處理，進而在一定的電參數下得到了最優化的自腐蝕電位。

1? 實驗方法

實驗所用材料為AZ31B軋制鎂合金，對直徑為長為棒料表面依次經過400#、800#、1000#、1500#的金剛石（SiC）砂紙由粗到細進行打磨處理去掉棒材表面的氧化膜。在車床上使用車斷刀，將去掉氧化膜后的棒料切斷成長度7mm的圓餅試樣，最后在以硅酸鹽溶液為基礎電解液，在不同電參數下進行鎂合金的微弧氧化。

2? 實驗結果與分析

通過正交試驗在3.5%的NaCl溶液中進行自腐蝕電位的測試，正交實驗安排及結果如下所示。

以頻率、占空比、電流密度、時間為自變量，以自腐蝕電位為因變量，做L9（34）正交試驗。根據極化結果來看，第四組自腐蝕電位最低，優化后的最低自腐蝕電位為0.802V。

3? 結論

如圖1所示，S為鎂合金極化曲線，MAO為鎂合金微弧氧化優化后的極化曲線。由圖中極化曲線可以看出，鎂合金自腐蝕電位為1.324V，經過微弧氧化后自腐蝕電位降低了0.522V。自腐蝕電位可以表示在腐蝕性液體中，自發發生腐蝕的傾向性大小[3]。自腐蝕電位越高，則腐蝕傾向性越小，通過極化曲線也可以看出，經過微弧氧化之后在氯化鈉溶液中可以極大的提升其自腐蝕電位，降低自腐蝕的傾向性。當頻率1000、占空比為20%、電流密度為1.5A、微弧氧化時間為10min時，自腐蝕電位最高，傾向性最低。

參考文獻：

[1]韋順.汽車輕量化催生鎂鋁合金機會[J].股市動態分析， 2016（39）：42-43.

[2]Gupta P， Tenhundfeld G， Daigle EO， et al. Electrolytic plasma technology： Science and engineering—An overview[J]. Surface & Coatings Technology. 2007，201（21）：8746-8760.

[3]LINGLING Chen， YANHONG Gu， et al. Effect of ultrasonic cold forging technology as the pretreatment on the corrosion resistance of MAO Ca/P coating on AZ31B Mg alloy[J]. Journal of Alloys and Compounds， 2015， 635：278-288.