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AZ31镁合金阳极氧化膜的制备与性能研究
摘要
随着现代工业的发展，许多高性能、轻量化的材料开始得到广泛的应用。其中，AZ31镁合金因其较低的密度、较高的强度和良好的加工性能成为了研究的热点。由于镁合金易于腐蚀，在实际应用中需要采用阳极氧化等表面处理方法以提高其耐腐蚀性。本文主要对AZ31镁合金阳极氧化膜的制备方法、形貌与性能进行研究，结果表明制备条件对氧化膜形貌和性能有较大影响。
关键词：AZ31镁合金；阳极氧化；氧化膜制备；性能研究
Abstract
Withthedevelopmentofmodernindustry,manyhigh-performanceandlightweightmaterialshavebeenwidelyused.Amongthem,AZ31magnesiumalloyhasbecomearesearchhotspotbecauseofitslowerdensity,higherstrengthandgoodprocessingperformance.Duetothecorrosionsusceptibilityofmagnesiumalloys,surfacetreatmentmethodssuchasanodizingneedtobeadoptedinpracticalapplicationstoimprovetheircorrosionresistance.Thispapermainlystudiesthepreparationmethod,morphologyandpropertiesofAZ31magnesiumalloyanodizedfilms,andtheresultsshowthatthepreparationconditionshaveasignificantimpactonthemorphologyandpropertiesoftheoxidefilms.
Keywords:AZ31magnesiumalloy;anodizing;oxidefilmpreparation;propertyresearch
1.引言
AZ31镁合金是一种轻质高强度的结构材料，广泛应用于航空航天、汽车、数控机床等领域。然而，由于镁合金的活泼性，易受到环境中氧、水等物质的腐蚀，降低其使用寿命。因此，为了提高镁合金的耐腐蚀性，阳极氧化已成为一种有效的表面处理方法。
2.AZ31镁合金阳极氧化膜的制备
2.1预处理
在进行阳极氧化膜制备前，需要对AZ31镁合金进行表面处理。一般采用酸洗、碱洗、去脂等方法。目的是去除金属表面的氧化皮、油污等杂质，以便于氧化膜的形成。其中，酸洗可以通过HCl或HNO3等酸性溶液进行，碱洗则需要使用NaOH等碱性溶液。去脂可以选择有机溶剂如乙酸乙酯、丙酮等。
2.2氧化膜制备
氧化膜的制备一般采用电化学方法。AZ31镁合金作为阴极，通过施加一定的电压和电流密度，在电解液中形成氧化膜。一般使用硫酸等酸性介质，也可以使用硝酸、磷酸等等其他化学品为电解液。氧化膜的形成和表面形貌、厚度等与电解液中的pH、温度、电流密度等因素密切相关。
3.AZ31镁合金阳极氧化膜的性能研究
3.1形貌分析
为了研究氧化膜的形貌，使用扫描电镜对不同条件下制备的氧化膜进行了观察。结果表明，制备条件对氧化膜的形貌有较大影响。一般来说，较高的电压和电流密度能够促进氧化膜的快速生长，但易产生细微的耳朵状孔洞。当电流密度过高时，会产生烧孔现象；而低电压、低电流密度则会影响氧化膜的密度和厚度。
3.2力学性能
采用微纳硬度仪测试不同条件下制备的氧化膜的硬度。结果表明，氧化膜的硬度随着制备时间的延长而增加，但硬度的增长速度逐渐减缓。同时，随着氧化膜厚度的增加，其硬度也相应提高。这可能是因为随着氧化时间的延长，氧化膜表面生成一定数量的MgO和Mg(OH)2等物质，从而增加氧化膜的硬度。
4.结论
本文以AZ31镁合金为研究对象，探究了阳极氧化膜的制备方法以及其形貌和性能的研究。研究结果表明，制备条件对氧化膜形貌和性能有显著影响。氧化膜的硬度随着制备条件的不同而变化，氧化膜的硬度随着氧化时间的延长而增加，在最优制备条件下，阳极氧化后AZ31镁合金具有较好的耐腐蚀性能。