● 摘要
镁合金是一种在地壳中含量丰富的元素，并且镁合金具有密度小、比强度高等优点，因此镁合金是航空及电子工业中首选材料。然而，镁及其合金的化学活性及耐腐蚀性能很差阻碍了其规模应用。阳极氧化是最常用的一种镁合金表面处理方法，但是阳极氧化工艺电解质溶液中通常含有氟化物或铬酸盐等对环境有害的物质，因此探索环保型的镁合金阳极氧化溶液配方具有重要的现实意义。 本文以氢氧化钠溶液及硅酸钠溶液作为基础的研究体系，分别以AZ91D镁合金及镁锂合金作为研究材料，向溶液中添加不同量的硅溶胶来制备阳极氧化膜层，对膜层的厚度、微观形貌及溶液的电导率等进行分析，结果表明：添加适量硅溶胶可以提高氧化膜层的耐腐蚀性能，氧化膜层厚度随溶胶添加量的增加而增大，反应击穿电压随着溶液电导率对数的减小线性增加，硅溶胶作用下得到的氧化膜层主要由晶态的Mg2(SiO4)和非晶态的SiO2组成。通过上述试验结果，认为硅溶胶在电场作用下迁移到试样/溶液表面，增加了试样表面的电阻，从而提高了成膜反应电压，促进阳极氧化成膜反应的进行；硅溶胶粒子促进了氧化膜层的生长，并与MgO反应生成了Mg2(SiO4)，部分硅溶胶在膜层表面凝胶化，封闭了氧化膜层的微孔。 通过溶胶在溶液中存在稳定性、溶液的拉曼光谱分析及对比氧化膜层的性能，考察了OH-、SiO32-、CO32-及PO43-四种阴离子对硅溶胶的影响，结果表明：硅溶胶粒子在溶液中存在时，其化学结构不会发生改变，为稳定存在溶胶会优先选择吸附OH-或SiO32-；CO32-由于与SiO32-结构相似、带电量相等，与SiO32-共存时硅溶胶会吸附少量CO32-，CO32-与SiO32-共同存在时，得到的氧化膜层更加致密。 通过反应过程中电火花、电压的变化情况及得到氧化膜层的性能分析，对比了直流电和交流电两种不同的电压方式对硅溶胶作用下的镁合金阳极氧化影响，结果表明：直流电作用下，添加硅溶胶粒子获得的氧化膜层厚度增加；交流电作用下，由于硅溶胶移动的方向总是随电场方向发生改变，硅酸钠体系中膜层厚度减小。直流电或者交流电作用下，添加硅溶胶均可以提高氧化膜层的耐腐蚀性。