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1、江 西 科 技 师 范 学 院毕业设计（论文）题目（中文） ：氢氧化钠浓度对镁合金微弧氧化膜性能影响 （外文）: Influence of NaOH concentration on properties of anodic coatings formed on magnesium alloy 院（系）： 材料科学与工程学院 专 业： 08级材料物理 学生姓名： 吴晓晓 学 号： 20080102 指导老师： 张荣发 修改意见：院系、专业、学生姓名等下面有一条线。2011年11月16日 目录摘要.2Abstract.21. 引言.21.1镁的丰富来源及广泛应用21.2镁合金性能及其防护3 1.
2、3 微弧氧化技术.5 1.4 植酸.52.实验方法.63.实验结果与讨论.7 3.1电导率.73.2终止电压.83.3 试样在模拟体液中腐蚀情况.113.4氧化膜表面形貌和成分.124.结论.14参考文献.14修改意见:数字和字母采用Times New Roman 格式.氢氧化钠浓度对镁合金微弧氧化膜性能影响摘要: 在含12 g/l植酸钠的环保型电解液中，添加0-10 g/l的NaOH，研究NaOH浓度对镁合金微弧氧化膜性能的影响。随着NaOH浓度的增加，溶液电导率增加，氧化终电压下降。NaOH浓度使氧化膜中磷含量降低，但对氧化膜耐蚀性影响不大。关键词：镁合金；微弧氧化；植酸钠；NaOH修改意
3、见:蓝色字体是我修改后加上去的。Abstract: in 12 g/l C6H18O24P6 the environmental protection electrolyte, add 010g /l NaOH solution of the different levels .and take the microarcsecond of technology, the Simulated fluids the study of magnesium alloy into the performance impact. as naoh concentration increase, the el
4、ectrical conductivity, of the voltage. naoh to oxidation of concentration in the performance is oxidation, but the colors would become lighter . In the Simulated body a period of time, type that, with the NaOH rising, and magnesium alloy resistant to corrosion would reduce but not big changes.Keywor
5、ds: magnesium alloy; micro arc oxidation; C6H18O24P6 ; NaOH1. 引言1.1镁的丰富来源及广泛应用 镁是地壳中第三最丰富的元素，储量占地壳的2.5%，仅次于铝和铁。我国镁的储量居世界首位，占世界储量的60%以上1。镁是银白色的金属，密度1.738克/厘3，熔点648.9。沸点1090。镁化学式Mg,相对原子质量24.3050，电离能7.646电子伏特，是轻金属之一，具有延展性，金属镁无磁性，且有良好的热消散性。镁是人体中仅次于钾的细胞内正离子，它参与体内一系列新陈代谢过程【2】，包括骨及细胞的形成，与神经肌肉和心脏功能有密切关系。一般成
6、年人每日对镁的需求量，男性为350毫克，女性为300毫克，如果缺镁，可导致肌肉无力，耐久力降低。由于运动，特别是长时间高强度运动大量消耗体镁是一种参与生物体正常生命活动及新陈代谢过程必不可少的元素。镁影响细胞的多种生物功能：影响钾离子和钙离子的转运，调控信号的传递，参与能量代谢、蛋白质和核酸的合成；可以通过络合负电荷基团，尤其核苷酸中的磷酸基团来发挥维持物质的结构和功能；催化酶的激活和抑制及对细胞周期、细胞增殖及细胞分化的调控；镁还参与维持基因组的稳定性，并且还与机体氧化应激和肿瘤发生有关。 镁的吸收代谢：成人身体总镁含量约25g，其中60%65%存在于骨、齿，27%分布于软组织。食物中的镁在
7、整个肠道均可被吸收，但主要是在空肠末端与回肠部位吸收，吸收率一般约为30%。膳食中促进镁吸收的成分主要有氨基酸、乳糖等；抑制镁吸收的主要成分有过多的磷、草酸、植酸和膳食纤维等。成人从膳食中摄入的镁大量从胆汁、胰液和肠液分泌到肠道，其中60%70%随粪便排出，部分从汗和脱落的皮肤细胞丢失4。 镁可以有效促进钙的吸收.在细胞中有一个特殊的钙的通路,其形成的主要元素是镁.所以人体缺镁会影响钙的代谢。修改意见:数字和字母采用Times New Roman 格式，如红色字体部分。.镁主要用于制造铝合金，镁作为合金元素可以提高铝的机械强度，改善机械加工及耐碱腐蚀性能6。由于镁基合金（含铝、锰、锌、锂等）的
8、结构件或压铸件的比强度（单位重量的强度）大，在汽车、航空、航天等工业中，用镁代替部分的铝，可减轻结构的重量。由于镁和卤素的集合力强，镁是用在金属热还原法生产钛、锆、铪、铀、铍等的重要还原剂。镁是用作生产球墨铸铁的球化剂。在钢铁冶炼中用镁代替碳化钙脱硫，可以使钢中硫的含量下降得更低，使镁在这方面的用量增长较快。在有机合成中，应用镁的格里纳德（Grignard）反应，可以合成多种复杂的有机化合物。镁还用作化工储槽罐、地下管道及船体等阴极保护用的阳极材料。用镁来制造干电池、镁海水储备电池。镁由于燃烧热高，燃烧时发出耀眼的火焰，用镁制造照明弹、燃烧弹和焰火等。此外，镁还可以作为一种新的储能材料。 中国
9、镁工业要想取得更大发展，需要进一步优化产品结构，生产高附加值、高科技含量的镁产品，扩大国内镁的应用，增强国际竞争力；同时必须下大力气推广新能源，节能降耗，走上循环经济之路9。1.2镁合金性能及其防护镁合金在共晶温度时，具有相单相组织，而在常温下具有+（Mg2Al3）组织。镁在相中有一定的溶解度11，而且镁原子半径与铝原子半径相差很大，故能产生很强的固溶强化作用。AZ系列合金中Zn在合金中溶于相，并在晶界上形成T相，有效抑制镁原子的扩散和相的析出。因此其组织稳定性强，应力腐蚀倾向较小。合金中的表面活性元素Be富集于表面，而成为氧化铝膜中的组成物，增大了氧化膜的电阻率，故提高合金抗氧化性。又由于B
10、eO的体积是氧化前Be体积的1.7倍，提高了氧化膜的致密度，因而提高耐蚀性。AS系列合金中的Si、Mn的辅助强化，提高了组织稳定性，减小应力腐蚀倾向，Si也减小了热裂倾向。 另外，镁合金还具有其他一些特点，如密度低，但比强度、比刚度高；吸震性好；收缩率均匀一致，具有良好的蠕变强度；缩孔倾向小；流动性好、凝固快；与钢之间的粘附系数低，易脱模；与Fe、Co、Cr、W等元素不溶或微溶，对钢质模具和工具侵蚀作用小；有良好的切削加工性能等优点。镁合金的腐蚀防护12提高镁合金的耐蚀性对于医用镁金属植入材料是十分重要的，目前发展的镁合金腐蚀防护方法主要包括以下几个方面：(1)提高合金纯净度。影响镁合金耐蚀性
11、的最重要因素之一是其中的杂质含量，尤其是有害元素如Fe、Ni、Cu和Co的含量。因此控制合金中有害元素的含量在容许极限以下，降低冶金中重金属杂质的含量，可有效提高合金的耐腐蚀性能。(2)合成保护性膜层或涂层。保护性膜层或涂层主要包括化学转化膜层和有机膜层。化学转化是通过化学或电化学反应在基体金属表面形成防护膜层的方法。实际应用最多的铬酸盐处理工艺中含Cr6+离子，有毒性，污染环境并危害人体健康，不适合作为医用镁合金的表面处理方法。后来逐渐发展了处理液以高锰酸盐、可溶性硅酸盐、硼酸盐、硫酸盐、磷酸盐、氢氧化物为主的表面处理方法7。Amy LRudd等应用稀土转化技术在镁表面生成了一层保护性膜，发
12、现处理后的镁合金耐蚀性能显著提高。镁合金的化学转化膜具有多孔的特点，一般作为基底，需要进一步的封闭处理。通常采用乙烯树脂、聚氨酯以及橡胶等材料获得有机涂层防护膜，但是有机涂层及特殊涂层只能用来短时间地保护金属，不能长期用作保护涂层。(3)采用快速凝固工艺。快速凝固可以减小杂质的有害作用，因为快速凝固增大了有害杂质的固溶极限，形成了成分范围较宽的相组织。而且快速凝固使表面的成分均匀化，能减小局部微电偶电池的活性。更重要的是，由于快速凝固工艺能增大以高浓度存在时可以形成玻璃体氧化膜的元素的固溶度，促进更具保护性并有“自愈”能力的玻璃体膜的形成，因此也能提高材料的耐蚀性能12。(4)离子注入和激光处
13、理等表面改性技术。离子注入是将高能离子在真空条件下加速注入固体表面的方法，利用该法几乎可以注入任何离子。可以通过注入具有耐蚀性能的元素来提高合金的耐蚀性，如在纯镁表面注入硼，可使镁的开路电势正移200mV，扩大钝化区电势范围，降低临界钝化电流密度13。激光处理能改变金属表面，形成亚稳态结构固溶体，在纳秒范围内脉冲激光可以产生高达1010s的冷却速率，使金属表面实现快速凝固。修改意见：红色部分可以删掉。1.3微弧氧化技术微弧氧化处理15是将铝或镁作为阳极，以不锈钢为阴极，置于脉冲电场环境的电解液16中，使制品表面产生微弧放电而生成一层与基体结合的陶瓷层。微弧氧化技术本质特征是工作电压较高(超过阳
14、极氧化的电压范围)，从而使反应进入到一个等离子体化学和电化学综合反应的过程。在这个过程中。当施加的电压超过临界击穿电压时，合金表面被击穿，出现大量游动的弧点，瞬间形成超高温区域，导致表面薄弱部位熔化甚至气化，在表面微孔放电通道内发生复杂的等离子体化学和电化学反应，形成新的氧化物。虽然局部瞬间温度很高，但由于表面受电解液的激冷作用，温度不会超过100摄氏度，使熔融的氧化物在过冷的电解质溶液的作用下沉积在金属的表面，形成陶瓷氧化膜层。微弧氧化(MAO)是改善镁合金表面性能的有效方法，所用电解质是决定氧化膜性能的主要因素。随着环境保护越来越重要，开发环保型镁合金微弧氧化工艺成为当今热点问题。已报道使用的环保型电解质中很大一部分为多氧盐，研究较多的有硅酸盐、四硼酸盐、铝酸盐等。近年来钨酸盐已用于镁合金微弧氧化电解质1719。丁军等20在碱性硅酸钠基本溶液中，较系统研究了加入不同浓度钨酸钠对氧化过程、表
