Кинетика формирования оксидных слоев на магнии и его сплавах с алюминием при микродуговом оксидировании

• Автор: Попова, Наталья Евгеньевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение

1. Теория коррозии магния и его сплавов

1.1. Кинетика окисления кислородом воздуха

1.2. Влияние легирующих добавок на химическую сопротивляемость магния и его сплавов на воздухе
1.3. Коррозионное поведение магния и его сплавов в водных растворах кислот, солей, щелочей

1.4. Взаимосвязь между структурой и фазовыми превращениями

при протекании коррозионных процессов

1.5. Электрохимическое поведение магния и его сплавов

в водных средах

1.5.1. Механизм разряда ионизации

1.5.2. Термодинамика магниевого электрода и кинетические закономерности

1.5.3. Анодные процессы
1.6. Механизм коррозионного растрескивания сплава МА1
1.6.1. Кинегика и механизм возникновения и роста коррозионной трещины
1.6.2. Влияние коррозионной среды на возникновение коррозионной трещины
1.6.3. Влияние растягивающего напряжения на возникновение
и развитие коррозионной трещины
1.6.4. Коррозионные и электрохимические процессы
на структурных составляющих сплавов системы
1.6.5. Влияние состояния поверхности и термообработки
1.6.6. Влияние защитных пленок на кинетику коррозионного растресквания
1.7. Электрохимические методы получения защитных пленок
на сплавах магния
1.7.1. Механизм образования анодного оксида в водных растворах электролитов
1.7.2. Проводимость анодных окисных пленок
1.7.3. Анодирование в щелочных растворах
1.7.4. Кинетика образования гидроокисной пленки в щелочном электролите
1.7.5. Теория и практика микродугового оксидирования
1.7.5.1. Место МДО в общем ряду электрохимических процессов окисления
1.7.5.2. Классификация и краткая характеристика
методов МДО
1.7.5.3. Модель процесса и механизм микродугового оксидирования
1.7.5.4. Физикохимические основы микроплазмениых процессов
1.7.5.5. Краткая характеристика и классификация электролитов для реализации микродуговых
методов
2. Методика эксперимента
2.1. Оборудование для микродугового оксидирования
2.2. Подготовка образцов для МДО
2.3. Методика обработки образцов методом МДО
2.4. Методы исследования
2.4.1. Физикомеханические методы исследования
2.4.1.1. Определение толщины оксидной пленки
2.4.1.2.0пределение микротвердости оксидной пленки
2.4.1.3. Методики определения адгезии
2.4.1.4. Методика измерения пробивного напряжения
2.4.2. Электрохимические методы исследования
2.4.2.1. Метод фарадеевского импеданса
2.4.2.2. Метод ускоренных коррозионных испытаний
2.4.3. Рентгеноструктурный метод
2.4.4. Метод оптической микроскопии
2.4.5. Статистическая обработка результатов эксперимента
3. Разработка режимов МДО сплавов системы
3.1. Выбор марки магниевоалюминиевого сплава
3.2. Выбор метода микродугового оксидирования
3.3. Выбор режима МДО
3.4. Выбор состава электролита
3.5. Выбор температуры МДО
3.6. Исследование толщины оксидных пленок
3.7. Исследование адгезии оксидной пленки к основе
4. Исследование кинетики формирования оксидных слоев
5. Исследование микроструктуры оксидного слоя после МДО
5.1. Исследование микроструктуры оксидного слоя после МДО
с помощью метода оптической микроскопии
5.2. Исследование фазового состава оксидной пленки
5.3. Исследование пористости оксидных пленок
5.4. Исследование микротвердости оксидных пленок
6. Исследование защитных свойств оксидных пленок
6.1. Исследование пробивного напряжения оксидных пленок
6.2. Электрохимическое поведение ММ0 электрода в хлоридных растворах
6.3. Изучение сопротивления оксидной пленки методом фарадеевского импеданса
7. Технологические рекомендации
7.1. Схема технологического процесса МДО
7.2. Обезжиривание
7.3. Промывка в горячей и холодной воде
7.4. Технологические рекомендации для МДО
7.5. Сушка
8. Расчет себестоимости 1 дм2 оксидного покры тия
Заключение и основные выводы
Список литературы


Исследования, выполненные в рамках настоящей работы, имеют целью расширить представления о кинетике и механизме процессов, происходящих при формировании оксидных покрытий на магнии и его сплавах по методу МДО. Результаты исследования свойств сформированных по методу МДО оксидных покрытий в щелочных электролитах при различных режимах явились ценным вкладом не только в электрохимию магния и его сплавов, но также в теорию элекгрохимических методов синтеза неорганических покрытий и представляют практическую ценность для разработчиков изделий из магниевых сплавов. Работа выполнена на кафедрах Материаловедение и Технология электрохимических производств Саратовского государственного технического университета в соответствии с тематикой плана важнейших НИР. Выражаю свою признательность и благодарность всем, кто оказывал мне практическую помощь в выполнении данной работы. Технология электрохимических производств за помощь в проведении исследований и обсуждении полученных результатов. Результатом взаимодействия чистого магния с кислородом является оксид магния МО бесцветные кристаллы с кубической решеткой а 0, нм, 2 4, пространственная группа РтЗш температурой плавления С, плотностью 3, гсм3 7. Кинетика окисления, структура и свойства образующейся окисной пленки на поверхности металла зависят от температуры, давления, длительности процесса, примесей и легирующих элементов находящихся в сплаве. Наибольшее количество кислорода при нормальных условиях поглощается чистым магнием в течение первых 5 мин в дальнейшем скорость поглощения быстро убывает и примерно через час становится ничтожно малой 8. Начальная скорость окисления магния на воздухе в несколько раз меньше, и поглощение кислорода прекращается при достижении толщины окис
ной пленки Л 9. Методом просвечивающей электронной микроскопии было определено , что такая пленка состоит из оксигидроксида, содержащего ОН в большем количестве, чем О2. При температурах до 0 С образующаяся окисная пленка обладает защитными свойствами, и изменение скорости окисления во времени почта соответствует параболическому закону . Параболическая форма закона объясняется торможением диффузии кислорода к металигу , вследствие образования на магнии сплошного псевдоморфного слоя окисла. Этот слой кристаллографически продолжает решетку металла и имеет аномальную кристаллическую структуру вследствие влияния внутренних напряжений, вызванных искажением истинных параметров решегки окисла. При достижении некоторой критической толщины аномального слоя происходит перераспределение внутренних напряжений и он превращается в обычный окисел, который не обладает защитными свойствами. При температурах выше 0 С окисная пленка разрушается, что облегчает доступ кислорода к поверхности металла. Скорость роста пленки в этом случае определяется скоростью реакции на поверхности и окисление магния во времени происходит по линейному закону 9. Аир константы А 1. В работе 1равиметрическим методом исследована кинегика окисления магния при давлении воздуха от 5 до 0 мм. В самом начале окисления при давлении более 1мм уменьшение давления приводит к снижению роста массы образца. Дальнейшее снижение начального давления приводит к интенсивному испарению металла и убыли веса образца. Скорость убыли веса увеличивается с уменьшением давления среды и стремится к пределу для данной температуры, соответствующему скорости испарения металла в вакуум через окисную пленку. По мере окисления при низком давлении скорость убыли веса уменьшается до нуля, а затем начинается прирост массы, скорость которою при достаточно длительном окислении тем больше, чем ниже давление. Преднолагаегся, что окисление магния происходит в основном в паровой фазе, а прирост массы образца обусловлен конденсацией газообразных продуктов на его поверхности. В первичном магнии возможно присутствие примесей железа, никеля, алюминия, кальция, натрия, калия, кремния. Кони ентрац и. Рис. Влияние легирующих элементов на скорость окисления магния 9. Мадпох Е Англия 1 0. Мадоох С Англия 1 0. АМ3 Германия 1. ЪК Франция 0. МВег 0. Бй Си, 1, Ре и предназначен для картеров сцепления легковых автомобилей.