214 北京科技大学学报 2005年第2期 1 实验方法 浅灰白色的膜层，粗糙度相对于原始试样表面有 很大提高，并且手感细滑，表面均匀无宏观缺陷. 1.1样品制备 对阴、阳极陶瓷膜试样进行厚度测量，发现阴、阳 微弧氧化采用双向全波脉冲电源BH-127, 极陶瓷膜的厚度都在30um左右.图1是AZ91D 对称交流脉冲电压频率50Hz,占空比0.5，时间 阴、阳极微弧氧化膜的表面形貌.由图可以看出： 60min,电压范围180-270V.电解液主要成分为 膜层表面显微结构比较粗糙，分布着1μm到几 Na.SiO·9H,O(pH=12~13).电解槽的阴、阳极均采 微米的放电微孔；微孔周围的氧化膜则比较致 用AZ91D铸造镁合金，尺寸为50mm×100mm×3 密.也可看出孔洞边缘的陶瓷膜在高电压作用下 mm.试样打磨、清洗、除油后通电进行微弧氧化， 由于微弧放电和溶液冷却作用而产生熔融冷凝 自然千燥，SEM观察(Cambridge S36O)与XRD分 的痕迹.阴、阳极微弧氧化膜的表面形貌相似，只 析(Cu靶、K.射线).铬酸盐转化膜按照DOW1方 是阴极膜的微孔尺寸和粗糙度比阳极膜的略大， 法制备， 表层存在的众多微孔可通过毛细作用吸附一定 试样涂装的方法如下： 量的涂料，有利于其向微弧氧化膜内部渗透，提 (1)微弧氧化膜表面涂覆有机-无机杂化涂 高了基体金属与涂层的粘结性能， 层.利用溶胶凝胶技术制备有机一无机杂化涂层 的主要原料为：正硅酸乙脂23g,Y-缩水甘油氧基 丙基-三甲氧基硅27g,无水乙醇36g,水14g, 0.03g浓硝酸，0.83g己二胺，要求连续刷三次， (2)微弧氧化膜表面涂覆有机硅涂层.有机硅 涂料采用SAR-5甲基硅树脂，按规定体积比混合 固化剂后(50：1)进行刷涂，在70℃固化1h. (3)微弧氧化膜表面涂覆有机涂层.采用杜邦 公司的先达利830R环氧底漆和先达利C500聚 氨酯丙烯酸双组分面漆，刷一遍底漆干燥24h后 再刷面漆，使漆层与基底微弧氧化膜结合良好， (a)阳极膜表而形貌 (4)对裸镁合金、镁合金微弧氧化膜以及镁合 金铬酸盐转化膜试样分别进行涂装，830R环氧底 漆及C500聚氨酯丙烯酸面漆共厚40m. 1.2涂装试样的耐蚀性评价 依据GB6458一86对镁合金微弧氧化膜及其 三种涂装试样进行中性盐雾实验，盐雾箱型号为 FQY025. 依照ASTM B117对镁合金/有机涂层、镁合 金铬酸盐转化膜/有机涂层、镁合金/微弧氧化 膜/有机涂层试样进行盐雾实验.为了对涂装体 系的失效过程进行跟踪，在适当时间从盐雾箱中 (b)阴极膜表面形貌 取出试片进行交流阻抗测量.EIS测试采用M273 图1AZ91D阴、阳极微弧氧化膜表面形貌 Fig.1 Morphologies of microarc oxidation films on AZ91D mag- 型恒电位仪与M5210型锁相放大器，电位扰动幅 nesium alloy.(a)anode film;(b)cathode film 度5mV,频率扫描范围100kHz~10MHz,测试面 积20cm2,溶液3.5%NaC1. 从图2中可看出，阴、阳极微弧氧化膜的衍 2实验结果与讨论 射角十分接近，表明阴、阳极微弧氧化膜有相同 的相组成，主要是晶态MgSiO4,还含有少量 21微弧氧化膜的表面形貌与相组成 CeO2,a-Al2O,a-MgF.其中，a-MgF2是优良的耐 经微弧氧化处理后的阴、阳极表面均可得到 磨性薄膜材料陶，-AlO,有高的耐蚀性及高的硬一 2 1 4 - 2 2 5 北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 0 0 1 实验 方 法 L l 样 品制 备 2 B 1 微 弧 氧 化 采 用 双 向全 波 脉冲 电源 卜卜 7 , 对 称 交流 脉 冲 电压 频 率 50 H z , 占空 比 0 .5 , 时 间 60 m in , 电压 范 围 1 80一 27 0 v . 电解 液 主 要成 分 为 N 灸 51 0 3 · 9凡。 (P H= 12一 13) , 电解 槽 的阴 、 阳极 均 采 用 A Z 9 1D 铸 造镁合 金 , 尺 寸为 50 ~ 吐 0 ~ x3 m m . 试 样打 磨 、 清洗 、 除油 后通 电进 行微 弧 氧化 , 自然 干燥 , S E M 观 察 (C am br i d ge 5 36 0) 与 X R D 分 析 (C u 靶 、 aK 射 线) . 铬酸 盐转 化 膜按 照 D 〔)W l 方 法 制 备 . 试 样涂 装 的方法 如 下 : ( l) 微弧 氧 化 膜 表 面 涂 覆有 机 一无 机 杂 化 涂 层 . 利用 溶 胶 凝胶 技 术制 备 有 机一无 机 杂化 涂 层 的主要 原料 为 : 正硅 酸 乙 脂 23 9 , 卜缩水 甘 油氧 基 丙 基 一 三 甲氧基 硅 27 9 , 无 水 乙 醇 36 9 , 水 14 9, 0 . 03 9 浓 硝 酸 , 0 . 83 9 己二 胺 , 要 求 连 续刷 三 次 . (2 )微 弧氧 化膜 表 面涂 覆有 机硅涂层 . 有 机硅 涂 料采 用 S A 1 5 甲基 硅 树脂 , 按规 定体 积 比 混合 固化剂 后 ( 50 : 1) 进行 刷 涂 , 在 70 ℃ 固化 l h . (3 )微 弧氧 化膜 表面 涂 覆有 机涂 层 . 采用 杜邦 公 司 的先 达利 8 30 R 环氧 底 漆和 先 达 利 C 5 0 聚 氨 酷 丙烯酸双 组 分面 漆 , 刷 一遍 底漆 干燥 24 h 后 再 刷面 漆 , 使 漆 层 与基 底 微 弧氧 化膜 结合 良好 . (4 )对裸 镁 合金 、 镁 合金 微 弧氧 化膜 以及 镁合 金铬 酸 盐转化 膜 试样 分别 进 行涂 装 . 8 3 0 R 环 氧底 漆 及 C 5 0 聚 氨酷 丙 烯 酸面 漆 共 厚 40 拼加 . 1 2 涂装 试样 的耐 蚀性 评 价 依据 G B 6 4 5 8一 86 对 镁 合金 微 弧氧 化 膜 及其 三种 涂装 试样 进 行 中性盐 雾 实验 , 盐 雾箱型 号为 F QY 0 2 5 . 依照 A s T M B l l7 对镁 合 金 /有 机涂 层 、 镁 合 金 /铬 酸 盐 转化膜 /有 机 涂 层 、 镁 合 金 /微 弧氧 化 膜 /有 机涂 层 试 样进 行 盐雾 实 验 . 为 了对 涂装 体 系 的失效 过程 进 行跟 踪 , 在 适 当时 间从盐 雾箱 中 取 出试 片进 行 交 流 阻抗测 量 . IE S 测试 采用 M 2 73 型恒 电位 仪 与 M 5 2 10 型 锁 相放大器 , 电位 扰 动幅 度 s m V , 频率 扫描 范 围 10 kH o l0 M l l Z , 测试 面 积 2 0 e m Z , 溶液 3 . 5 % N a C I . 2 实验 结 果 与讨 论 .2 1 微弧 氧 化膜 的表 面形 貌 与相 组 成 经 微 弧氧 化处 理 后 的 阴 、 阳极表 面 均 可得 到 浅 灰 白色 的膜 层 , 粗 糙度 相对 于 原始 试样 表 面有 很 大提 高 , 并 且手 感细 滑 , 表 面均 匀无 宏观 缺 陷 . 对 阴 、 阳极 陶 瓷膜试样 进行 厚 度测 量 , 发现 阴 、 阳 极 陶 瓷膜 的厚度 都 在 30 卿 左 右 . 图 1 是 A z 91 D 阴 、 阳极 微弧 氧化 膜 的表 面形 貌 . 由图可 以看 出 : 膜 层 表面 显 微结构 比 较 粗糙 , 分布 着 l 卜m 到凡 微 米 的 放 电微 孔 ; 微 孔 周 围 的氧 化 膜 则 比 较 致 密 . 也可 看 出孔洞 边 缘 的陶 瓷膜 在 高 电压 作 用 下 由于 微 弧 放 电和溶 液 冷 却 作 用 而 产 生熔 融冷 凝 的痕迹 . 阴 、 阳极 微 弧氧化 膜 的表 面形 貌 相似 , 只 是 阴极膜 的微 孔尺 寸 和粗糙度 比 阳极 膜 的略 大 , 表 层 存 在 的 众 多微 孔 可 通过 毛 细 作 用 吸 附 一 定 量 的涂料 , 有 利 于其 向微 弧氧 化 膜 内部渗 透 , 提 高 了基体 金 属 与涂 层 的 粘 结性 能 . a( ) 阳 极膜 表 而形 貌 (b ) 阴 极 膜表面 形貌 图 1 A Z 9 1 D 阴 、 阳 极微 弧氧 化膜表面 形貌 F ig · 1 M o r P h o l o g i e s o f m i e r o a cr o x i d a it o n if lm s o n A Z 9 l D m a g - n e s i u m a l o .y ( a ) a n o d e if l m ; ( b ) e a th o d e if lm 从 图 2 中可看 出 , 阴 、 阳 极微 弧 氧化 膜 的衍 射 角 十 分接 近 , 表 明 阴 、 阳 极微 弧 氧化 膜 有 相 同 的 相 组 成 , 主 要 是 晶态 M珍 is 认 , 还 含 有 少 量 e e o Z , 。 - A 1 2 o 3 , 。 - M g F 2 . 其 中月- M g l , 2 是优 良的 耐 磨 性薄 膜材 料 16[] , 份 1A 2 O 3有 高 的耐蚀 性 及高 的硬