基于镁合金微弧氧化膜层的腐蚀实验研究

魏征

摘要：本文主要通過微弧氧化工艺优化了AZ31B镁合金的腐蚀性能。在硅酸盐电解液里边，通过改变微弧氧化频率、占空比、电流密度、微弧氧化时间做了四因素三水平的正交实验，发现当频率为1000Hz、占空比为20%、电流密度为1.2A、时间为10min时，膜层自腐蚀电位最低。相较于镁合金基体，自腐蚀电位增加了522mV，极大的降低了镁合金自发性腐蚀的倾向性，因此提高了AZ31B镁合金的耐蚀性。

关键词：镁合金;微弧氧化;自腐蚀电位

0  引言

研究发现，当汽车重量降低10%，则燃油效率就可提升15%，尾气可减少7%排放量。汽车轻量化主要材料有镁合金、铝合金[1]。变形镁合金AZ31B具有较高的抗振能力和吸热性，适用于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管，且质量约为铝合金的40%，所以未来在车用支架等部件上镁合金的应用前景巨大。但是，镁合金极易发生腐蚀，所以在实际应用中应该对车用镁合金采取相应的保护措施。

近些年来，微弧氧化技术得到了长足的发展。这种技术是将Al、Mg、Ti等阀金属或合金放于微弧氧化电解液中，利用等离子体电化学原理，使金属与溶液接触的表面产生电火花的这种现象[2]。本文基于变形镁合金在应用时避免过度腐蚀而失去优良性能，同时，微弧氧化技术工艺简单，生产效率高，经济环保，是一项很有发展价值的表面处理技术。本文将在硅酸盐体系中，改变电参数对AZ31B镁合金进行微弧氧化处理，进而在一定的电参数下得到了最优化的自腐蚀电位。

1  实验方法

实验所用材料为AZ31B轧制镁合金，对直径为长为棒料表面依次经过400#、800#、1000#、1500#的金刚石（SiC）砂纸由粗到细进行打磨处理去掉棒材表面的氧化膜。在车床上使用车断刀，将去掉氧化膜后的棒料切断成长度7mm的圆饼试样，最后在以硅酸盐溶液为基础电解液，在不同电参数下进行镁合金的微弧氧化。

2  实验结果与分析

通过正交试验在3.5%的NaCl溶液中进行自腐蚀电位的测试，正交实验安排及结果如下所示。

以频率、占空比、电流密度、时间为自变量，以自腐蚀电位为因变量，做L9（34）正交试验。根据极化结果来看，第四组自腐蚀电位最低，优化后的最低自腐蚀电位为0.802V。

3  结论

如图1所示，S为镁合金极化曲线，MAO为镁合金微弧氧化优化后的极化曲线。由图中极化曲线可以看出，镁合金自腐蚀电位为1.324V，经过微弧氧化后自腐蚀电位降低了0.522V。自腐蚀电位可以表示在腐蚀性液体中，自发发生腐蚀的倾向性大小[3]。自腐蚀电位越高，则腐蚀倾向性越小，通过极化曲线也可以看出，经过微弧氧化之后在氯化钠溶液中可以极大的提升其自腐蚀电位，降低自腐蚀的倾向性。当频率1000、占空比为20%、电流密度为1.5A、微弧氧化时间为10min时，自腐蚀电位最高，倾向性最低。

参考文献：

[1]韦顺.汽车轻量化催生镁铝合金机会[J].股市动态分析， 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.