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镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料,具有高的比强度、比刚度和减振性,而且易于回收,在汽车、电子、航空等领域得到越来越广泛的应用。但是,镁合金的耐蚀性比较低,使它的应用受到很大的限制。目前,研究镁合金的环保型阳极氧化工艺,并对镁合金阳极氧化膜进行进一步涂装,提高其耐腐蚀性能,对促进镁合金的工业应用有重要的意义和紧迫性。本文对AZ31镁合金无Cr环保型阳极氧化电解液配方及其工艺进行了研究。试验采用正交优化设计,以点滴试验时间、平均腐蚀速率、盐雾腐蚀等级为评定指标,优选了阳极氧化液主要成分的含量,在此基础上添加其他成分对其进行了改进,从而最终确定了适用于AZ31镁合金的最佳阳极氧化液配方及最佳工艺条件。采用电压-时间曲线、膜厚-时间曲线、成膜过程中试样表面微观形貌变化的观察等方法对镁合金阳极氧化成膜动力学特征进行了探索,结果表明,在阳极氧化开始后很短的时间内,氧化膜已经形成,随着阳极氧化时间的延长和终止电压的升高,阳极氧化膜厚度增大,但不成线形关系,早期增长很快,随着时间的延长,膜增厚趋势变缓,直到不再增厚。采用XRD、SEM、EDS对阳极氧化膜层成分、形貌和结构进行了分析研究,结果表明,镁合金阳极氧化膜比较均匀致密,存在少量孔隙,膜层主要由尖晶石结构的MgAl2O4和方镁石结构的MgO组成。对不同工艺参数下的阳极氧化膜的表面形貌、耐腐蚀性能进行研究发现,不同工艺下得到的氧化阳极膜具有相似的表面形貌,随着终止电压的升高、阳极氧化时间的延长,所得膜层的厚度增加,表面粗糙度增加,膜层表面的孔隙变大,但是孔隙数量变小,膜层的耐腐蚀性增加。综合比较不同工艺参数下膜层的耐腐蚀性能发现,在80v终止电压和20min阳极氧化时间下得到的膜层具有最好的耐腐蚀性能,过高的终止电压和过长的阳极氧化时间都不利于膜层耐腐蚀性能的提高。通过点滴试验、全浸蚀试验、中性盐雾试验、极化曲线试验等不同试验方法对不同工艺参数下的镁合金阳极氧化膜的耐腐蚀性能进行了测试,试验结果一致,均表明新工艺阳极氧化处理使镁合金的耐腐蚀性能得到了很大的改善,与经典工艺Dow17和HAE相比,新工艺能显著提高AZ31镁合金的腐蚀防护性能。结合力试验表明,新工艺所得阳极氧化膜与基体金属之间具有较强的结合力。封装后能进一步提高耐蚀性。