环保型镁合金植酸氧化膜形成及耐蚀机制的研究

镁合金以其质量轻、比强度高等优异性能，在汽车和电子通讯等领域具有巨大的应用前景，但耐蚀性差制约其发挥性能优势。微弧氧化是一种新兴镁合金表面处理技术，所用电解液组成是影响氧化膜性能的主要因素。低碳环保近年来成为人们关注的热点，而已开发的环保型氧化工艺氧化膜耐蚀性却有待提高。针对新型环保有机电解质植酸取代传统无机电解质能有效提高镁合金的耐蚀性，但植酸在微弧放电条件下参与氧化膜形成的作用机理及氧化膜耐蚀机制尚不清楚的现状，本项目拟开展植酸在阳极/电解液界面的吸附作用、植酸对氧化过程和氧化膜微观结构、成分影响以及氧化膜的腐蚀行为和生长规律的研究。研究成果有望明确植酸参与改性的氧化膜提高镁合金耐蚀性的机理，揭示植酸在微弧放电条件下的化学作用机制及对膜层形成过程的影响，建立植酸吸附与化学转化形成氧化膜的模型，为遴选效果更好的有机电解质提供重要的理论基础和实验依据，推动镁合金在工业上的广泛应用。

在含环保型电解质植酸或植酸钠的碱性溶液中，采用微弧氧化方法在镁合金表面制备微弧氧化膜，并研究氧化膜的表面形貌、成分、结构及耐蚀性。结果表明，植酸或植酸钠参与了氧化膜的形成，并以非晶态存在于氧化膜中。由于植酸或植酸钠具有很强的和镁离子螯合能力，形成不溶解于水的植酸镁，因此植酸氧化膜能显著提高镁合金的耐蚀性。另外，研究了无机电解质对植酸氧化膜性能影响。结果表明，硅酸钠和碳酸钙可进一步提高氧化膜的耐蚀性，而四硼酸钠不能提高植酸氧化膜的耐蚀性。硅酸根离子可同时和镁离子和铝离子结合生成氧化膜；而植酸根离子优先与镁离子反应。借鉴植酸在镁合金微弧氧化上的研究成果，该项目同时研究了有机添加剂8-羟基喹啉和鞣酸对微弧氧化膜性能影响，表明它们均可进一步提高氧化膜的耐蚀性。