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石墨烯掺杂对镁锂合金微弧氧化膜Cl−腐蚀敏感性的研究

邱小林;邱震钰

【摘要】为了研究添加石墨烯后镁锂合金微弧氧化膜在不同NaCl浓度下的腐蚀

行为,通过向硅酸盐体系电解液中添加石墨烯,在镁锂合金表面制备出改性的

MAO(Micro-arcoxidation)膜层,采用电化学极化曲线和阻抗谱方法研究改性膜层

对NaCl溶液的腐蚀敏感性.结果表明:石墨烯的添加可有效改善由于微弧放电形成

的孔洞及微裂纹等缺陷,提高膜层致密性和耐蚀性;改性的MAO膜层耐腐蚀性能随

着NaCl溶液浓度的升高而降低,主要因为在较高的浓度梯度作用下,侵蚀性离子向

膜层中扩散速率加快,进而加速了对MAO膜层的腐蚀破坏.

【期刊名称】《失效分析与预防》

【年(卷),期】2019(014)002

【总页数】5页(P106-110)

【关键词】镁锂合金;石墨烯;微弧氧化;腐蚀敏感性;Cl−

【作者】邱小林;邱震钰

【作者单位】南昌理工学院,南昌330044;江西省太阳能光电材料重点实验室,南昌

330044

【正文语种】中文

【中图分类】TG174.2

0引言

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作为一种超轻合金，镁锂合金具有高的比强度、比刚度，以及优异的阻尼性能和抗

高能粒子穿透能力，被广泛应用于航空、航天、交通等领域[1-3]。然而，由于镁

和锂元素的电化学活性高，镁锂合金在实际环境中使用时容易发生腐蚀，极易导致

材料失效，严重影响了材料的使用范围。因而需要通过表面改性的方式进行处理

[4-7]，以改善镁锂合金的耐蚀性能，常用方法有阳极氧化、微弧氧化、涂层等。

微弧氧化技术是在阳极氧化基础上发展起来的新技术，其原理是将阳极氧化的工作

区域引入到高压放电区，克服了阳极氧化所存在的部分缺点，可形成耐蚀性高的陶

瓷膜层，是镁锂合金最常用的表面处理技术之一[8-9]。

为提高微弧氧化膜的耐蚀性能，通常采用封闭处理填充氧化过程形成的孔隙以提高

耐蚀性能。石墨烯自发现以来就因其具有良好的尺寸和理化特性，可以有效提高材

料氢吸附性能[10]，改善耐磨性能[11]；而通过掺杂和涂覆于材料表面，可以改善

腐蚀性能[12-15]，但是在一定情况下，也有可能降低耐蚀性能[16]。张玉林等[17]

通过研究发现，通过在微弧氧化过程中添加石墨烯，降低了反应起弧电压，可以获

得含碳微弧氧化陶瓷层。

本研究通过向硅酸盐体系电解液中添加石墨烯，在镁锂合金表面制备出改性的

MAO膜层，采用电化学极化曲线和阻抗谱方法研究改性膜层对NaCl溶液的腐蚀

敏感性，并对影响规律和原因进行分析。

1实验方法

1.1实验材料

实验所用基体材料为镁锂合金，其化学成分如表1所示。线切割制成尺寸为40

mm×20mm×3mm的试样，用400～1500#砂纸进行打磨。石墨烯为实验室自

制，经氧化石墨烯（Hummers法[18]）还原制得。

表1实验材料的化学成分(质量分数/%)Table1Compositionanalysisof

experimentalsteels(massfraction/%)ElementLiAlMnZnCeMgContent

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53.51.511.2Bal.

1.2石墨烯改性微弧氧化膜层的制备

微弧氧化电解液采用硅酸盐体系，添加1g