毕业论文开题报告
化学工程与工艺
镁合金阳极氧化膜的制备及其耐腐蚀性能研究
一、选题的背景、意义
镁是地球上储量最丰富的元素之一，除地壳表层金属矿所含的质量分数为1.93%外，在盐湖及海洋中也存在着十分可观的镁储存量。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，镁及其合金具有许多优良的特性。
它的密度小（1.8g/cm3镁合金左右），约为铝的2/3、铁的1/4；比强度很高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好，具有良好的导电、导热性、电磁屏蔽性、尺寸稳定性、机加工性能以及再循环利用的性能。
镁合金过去主要应用于航空航天领域，进10年来，随着汽车工业的发展，镁合金的应用最得到了很大的发展。
由于环境保护和节省燃料的要求，通常以降低汽车重量来节省能耗，其中一项重要措施就是采用镁合金零件来取代原先的铝合金或钢制零件，由于各种数码产品的飞速跟新换代，对其外观和质量都提出了更高要求。
用量轻、刚性好、金属光泽好、电磁屏蔽性好的镁合金取代塑料用在外壳上可获得很好的效果。
随着人们对环境保护意识的日益增强，镁合金无铬表面转化处理技术取得了很大的发展，对环境影响已经大大减小。
国内的镁合金阳极氧化处理工艺与国外相比差距较大，大部分无铬电解液配方仅停留在实验阶段，无法投入到实际生产中。
因此，对镁合金进行适当的表面处理来提高其耐蚀性能具有非常重要的意义。
二、相关研究的最新成果及动态
2.1 传统工艺
有关镁合金阳极氧化技术产生于20世纪，直到1951年以后，HAE和DOW l7工艺的相继出现才使阳极氧化技术在镁合金防护处理中应用成为可能。
HAE工艺是碱性电解液的代表，而Dow Chemical company研发的DOW l7是酸性电解液的代表，在镁合金阳极氧化发展进程中两者起了重要的作用。
后来又开发了Anomag 工艺、Magoxid-Coat工艺和Tagnite工艺等。
其具体工艺如表1所示。
表1 传统阳极氧化工艺
2.2 近期发展的阳极氧化工艺
随着人们环保意识的增强，镁合金阳极氧化的研究向着环保型、无公害化的方向发展，许多学者从探讨阳极氧化电解液组成、调节阳极氧化电压、时间、加入添加剂等不同的工艺参数入手，力求能够完善镁合金阳极氧化工艺，制得均匀、光滑、硬度高、耐磨性强、耐蚀性好的阳极氧化膜。
表2列举了一些近期的阳极氧化工艺。
表2 近期阳极氧化工艺
三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标
3.1 研究内容
（1）添加剂对镁合金阳极氧化膜形貌和性能的影响和作用机理研究。
（2）优化工作电流密度、脉冲频率、占空比和阳极氧化时间等工艺参数。
（3）氧化膜微观组织形貌，膜层厚度、硬度、致密度和耐蚀性等性能测试。
3.2 研究方法
3.2.1 添加剂的选择
（1）胺类有机添加剂
参考已有文献发现胺类化合物如三乙醇胺、苯并三氮唑等可以有效抑制氧化过程中火花放电，增加氧化膜的致密性。
本课题以胺类化合物为添加剂选择的出发点，以抑制火花放电为选择指标。
同时通过测试氧化膜与基体结合力、膜层厚度及耐蚀性选择合适的添加剂。
（2）醇类有机添加剂
已有文献报道在微弧氧化中，醇类添加剂可以有效改善氧化膜层结构和耐蚀性。
本课题将考察醇类添加剂在阳极氧化中对氧化膜层的影响情况。
（3）其他有机添加剂
3.2.2 电参数工艺确定
在已确定电解液组成和浓度的条件下，通过单因素水平调节氧化时间、电流密度、脉冲频率和占空比，以氧化膜层厚度、膜层粗糙度及耐蚀性等作为评价指标，来确定最佳电参数。
3.2.3 氧化膜性能测试
通过扫描电镜来观察氧化膜的表观形貌；通过EDS和XRD分析氧化膜的元素组成和物相组成；通过涡流测厚仪和扫描电镜分析测量氧化膜膜层厚度；通过电化学工作站测量氧化膜的腐蚀曲线及Cass盐雾试验测量氧化膜的耐蚀性能。
3.2.4 技术路线
3.3 研究难点
（1）初期镁块式样制作会对最后测粗糙度有影响。
（2）当胺类有机添加剂加入的量的增加会导致实验现象被抑制，实验过程中难以观察。
（3）新型有机添加剂的开发。
有机添加剂强烈影响着氧化膜的膜层结构和性能，因此开发利于提升氧化膜性能的有机添加剂也是需要解决的关键问题。
3.4 预期达到的目标
通过各项影响成膜因素的调整，确定相对最好的工艺路线，得到粗糙度、耐蚀性等物理指标理想的氧化膜。
四、论文详细工作进度和安排
2010.11-2011.01 查阅资料，完成文献综述及外文翻译
2011.01-2011.03 完成开题报告，开题报告答辩及准备实验仪器试剂2011.03-2011.05 完成实验
2011.05-2011.06 撰写毕业论文及毕业论文答辩
五、主要参考文献
[1] Evangelides H A. Method of electrolytically coating magnesium and
electrolytetherefor[P]. US Patent: 2723952. 1955-11-15.
[2] Dow Chemical Co. Bath for and method of producing a corrosion resistant
coating upon light metals[P]. GB Patent: 762195, 1956-11-28.
[3] Barton, Francis T. Anodization of magnesium and magnesium based alloys[P].
US Patent: 5792335, 1998-08-11.
[4] Schmeling, Edith L, Roschenbleck, et a1. Method of producing protective
coatings that are resistant to cotrosion and wear on magnesium and magnesium alloys [P]. US Patent: 4978432, 1990-12-18.
[5] Bartak, Duane E, Lemieux, et a1. Two-step Chemical / electrochem- ical
Process for Caoting Magnesium Alloys[P]. US Patent:5240589, 1993-8-31. [6] Zhang Y J，Yan C W，Wang F H．et a1．Study on the environmenta- lly friendly
anodizing of AZ91 D magnesium alloy．Surface and Coatings Technology．2002；161(1)：36·43.
[7] 丁玉荣，郭兴伍，丁文江等．三乙醇胺对镁合金氧化膜层性能和微观结构
的影响．表面技术．2005，34(1)：14-16.
[8] Zhang Z，Wu C S，Cao F H．et a1．Study on the anodizing of AZ31
magnesium alloys in alkaline borate solution．Applied Surface Scie- nce．2007，253(8)：3893-3898.
[9] 戎志丹，薛烽，孙扬善等．AZ3 1镁合金无铬阳极氧化新工艺．材料保
护．2006，39(2)：29-31.
[10] Li W P，Zhu L Q，Liu H C．Preparation of hydrophobic anodic film on AZ9 1
D magnesium alloy in silicate solution containing silica s01．Surface and
Coatings Technology．2006，20 1(6)：2573-2577.
[11] Li WP，Zhu L Q，Liu H C．Effects of silicate concentration on anodic films
formed on AZ9 1D magnesium alloy in solution containing silica s01．Surface and Coatings Technology．2006．20 1(6)：2505-25 1 l .
[12]Tsai W T，Hsiao H Y，Chung P．Baking treatment effect on materials
characteristics and electrochemical behavior of anodic fiIm formed on AZ9 1 D magnesium alloy．Corrosion Science．2007，49(2)：78 1—793 .
[13] Tsai W T，Hsiao H Y．Characterization of anodic films formed on AZ91D
magnesium alloy．Surface and Coatings Technolog- y．2005，1 90(2-3)：299．308.。