黑色微弧氧化膜的制备及其表征

doi:10.3866/PKU.WHXB201606071

物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (9): 2271-2279.doi: 10.3866/PKU.WHXB201606071

黑色微弧氧化膜的制备及其表征

白晶莹^1,*(),李思振¹,郑大江³,张立功¹,冯立¹,崔庆新¹,王景润¹,姜文武¹,林昌健^2,*()

¹ 北京卫星制造厂,中国空间技术研究院,北京100190
² 厦门大学化学化工学院,福建厦门361005
³ 厦门大学材料学院,福建厦门361005

收稿日期:2016-04-05 发布日期:2016-09-08
通讯作者: 白晶莹,林昌健 E-mail:baijy1213@163.com;cjlin@xmu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21321062)

Preparation and Characterization of Black Micro-Arc Oxidation Films

Jing-Ying BAI^1,*(),Si-Zhen LI¹,Da-Jiang ZHENG³,Li-Gong ZHANG¹,Li FENG¹,Qing-Xin CUI¹,Jing-Run WANG¹,Wen-Wu JIANG¹,Chang-Jian LIN^2,*()

¹ Beijing Spacecrafts, China Academy of Space Technology, Beijing 100190, P. R. China
² College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005, Fujian Province, P. R. China
³ College of Materials, Xiamen University, Xiamen 361005, Fujian Province, P. R. China

Received:2016-04-05 Published:2016-09-08
Contact: Jing-Ying BAI,Chang-Jian LIN E-mail:baijy1213@163.com;cjlin@xmu.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(21321062)

摘要/Abstract

摘要：

利用二次微弧氧化法，通过在磷酸盐体系的电解液中添加柠檬酸铁，在AZ40M镁合金基底表面成功制备了黑色的微弧氧化膜层。并利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分别对黑色膜层的形貌和成分组成进行了表征，探讨了黑色微弧氧化膜层的形成过程及机理。结果显示，黑色膜层的主要成分为氧化镁，同时伴随着一定量的铁氧化物，包括四氧化三铁、氧化亚铁和单质铁。因此镁基底表面黑色膜层的形成可归因于柠檬酸铁中的铁离子在成膜过程中参与反应形成了黑色的四氧化三铁、氧化亚铁和单质铁混合物，并均匀地沉积在氧化膜中。

关键词: 微弧氧化, 磷酸盐, 镁合金, 形成机理, 黑色氧化膜

Abstract:

Black micro-arc oxide film layers were prepared on AZ40M magnesium alloy substrates by twostep micro-arc oxidation in a phosphate electrolyte with ferric citrate. The morphologies and compositions of these films were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to provide details regarding the film formation mechanism. The results showed that the main component of the oxide films was magnesium oxide, with various iron compounds also being present, including ferroferric oxide, ferrous oxide, and metallic iron. These results indicate that the formation of black film can be attributed to the precipitation of these species during the oxidation of iron ions by ferric citrate in the electrolyte.

Key words: Micro-arc oxidation, Phosphate, Magnesium alloy, Formation mechanism, Black oxidation film

白晶莹,李思振,郑大江,张立功,冯立,崔庆新,王景润,姜文武,林昌健. 黑色微弧氧化膜的制备及其表征[J]. 物理化学学报, 2016, 32(9), 2271-2279. doi: 10.3866/PKU.WHXB201606071

Jing-Ying BAI,Si-Zhen LI,Da-Jiang ZHENG,Li-Gong ZHANG,Li FENG,Qing-Xin CUI,Jing-Run WANG,Wen-Wu JIANG,Chang-Jian LIN. Preparation and Characterization of Black Micro-Arc Oxidation Films[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32(9), 2271-2279. doi: 10.3866/PKU.WHXB201606071

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201606071

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2016/V32/I9/2271

参考文献

1	Kulekci M. K. Int. JAdv. Manuf. Tech 2008, 39 (9-10), 851.
2	Song G. L. ; Atrens A. Adv. Eng. Mater 1999, 1 (1), 11.
3	Gray J. E. ; Luan B. J. Alloy. Compd 2002, 336 (1-2), 88.
4	Song G. L. Adv. Eng. Mater 2005, 7 (7), 563.
5	Huang R. ; Chen M. A. ; Lu X. B. Acta Phys.-Chim. Sin 2011, 27 (1), 113.
5	黄荣; 陈明安; 路学斌. 物理化学学报, 2011, 27 (1), 113.
6	Huo H.W. ; Li Y. ; Wang F. H. Corros. Sci 2004, 46 (6), 1467.
7	Dabala M. ; Brunelli K. ; Napolitani E. ; Magrini M. Surf. Coat. Tech 2003, 172 (2-3), 227.
8	Ambat R. ; Zhou W. Surf. Coat. Tech 2004, 179 (2-3), 124.
9	Song G. L. ; Shi Z. Corros. Sci 2014, 85, 126.
10	Veys-Renaux D. ; Barchiche C. E. ; Rocca E. Surf. Coat. Tech 2014, 251, 232.
11	Liu Y. ; Wei Z. L. ; Yang F.W. ; Zhang Z. Acta Phys.-Chim. Sin 2011, 27 (10), 2385.
11	刘妍; 卫中领; 杨富巍; 张昭. 物理化学学报, 2011, 27 (10), 2385.
12	Hollstein F. ; Wiedemann R. ; Scholz J. Surf. Coat. Tech 2003, 162 (2-3), 261.
13	Wu G. S. Mater. Lett 2007, 61 (18), 3815.
14	Duan H. P. ; Du K. Q. ; Yan C.W. ; Wang F. H. Electrochim. Acta 2006, 51 (14), 2898.
15	Guo H. F. ; An M. Z. Appl. Surf. Sci 2005, 246 (1-3), 229.
16	Cui X. ; Lin X. ; Liu C. Corros. Sci 2015, 90, 402.
17	Chang L. R. ; Cao F. H. ; Cai J. S. ; Liu W. J. ; Zheng J. J. ; Zhang J. Q. ; Cao C. N. Acta Phys.-Chim. Sin 2012, 28 (1), 127.
17	常林荣; 曹发和; 蔡景顺; 刘文娟; 郑俊军; 张鉴清; 曹楚南. 物理化学学报, 2012, 28 (1), 127.
18	Gou Y. N. ; Zhi Y. ; Zhang D. F. ; Shui L. K. ; Zhang C. Y. J. Funct. Mater 2015, 23 (46), 23012.
18	沟引宁; 直研; 张丁非; 水路凯; 张春艳. 功能材料, 2015, 23 (46), 23012.
19	Ling C. ; Jing H. ; Yu S. X. Rare Metals 2006, 25 (6, Suppl. 2), 146.
20	Liu J. A. ; Zheng Z. B. ; Li J. Q. ; Zhu X. Y. ; Liu Y. ; Bi G. L. Mater. Res. Innov 2015, 19 (Suppl. 1), S79.
21	Shao Z. C. ; Zhang Q. F. ; Yang L. ; Wang M. ; Gao H. Mater. Manuf. Process 2015, 30 (12), 1505.
22	Liu L. L. ; Yang P. X. ; Su C. N. ; Guo H. F. ; An M.Z. Int. J.Electrochem. Sci 2013, 8 (5), 6077.
23	Wang M. J. ; Li C. F. ; Yen S. K. Corros. Sci 2013, 76, 142.
24	Chen X. M. ; Luo C. P. ; Liu J. W. Mater. Rev 2009, 23, 535.
24	陈显明; 罗承萍; 刘江文. 材料导报, 2009, 23, 535.
25	Wang S. ; Yan F. Y. Nonferrous Metals Engineering 2014, 3, 36.
25	王胜; 阎峰云. 有色金属工程, 2014, 3, 36.
26	Yamashita T. ; Hayes P. Appl. Surf. Sci 2008, 254 (8), 2441.
27	Biesinger M. C. ; Payne B. P. ; Grosvenor A. P. ; Lau L.W. ; Gerson A. R. ; Smart R. Appl. Surf. Sci 2011, 257, 2717.

[1]	杨毅, 闫崇, 黄佳琦. 锂电池中固体电解质界面研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(11): 2010076 - .
[2]	曹鑫鑫,周江,潘安强,梁叔全. 钠离子电池磷酸盐正极材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905018 - .
[3]	陈丽芳,于聿律,桑雅子,程涛,刘岩,村上洋,原田雅史,王远. “非保护型”金属胶体纳米簇形成机理研究[J]. 物理化学学报, 2020, 36(1): 1907008 - .
[4]	杜海英, 王兢, 乔俏, 孙炎辉, 邵强, 李晓干. ZnO/PPy异质纳米复合材料的制备、表征及其气敏特性[J]. 物理化学学报, 2015, 31(4): 800 -806 .
[5]	谢丹华, 赵剑曦, 刘琳, 游毅, 魏西莲. 一个高粘弹的阴离子蠕虫胶束体系[J]. 物理化学学报, 2013, 29(07): 1534 -1540 .
[6]	朱绪飞, 韩华, 马宏图, 路超, 戚卫星, 徐晨. 还原剂对多孔阳极氧化铝纳米孔道结构的影响[J]. 物理化学学报, 2012, 28(11): 2648 -2658 .
[7]	金涛, 许頔, 刁鹏, 项民. FeO(OH)-TiO₂/CoPi复合光阳极的制备及其光电催化氧化水性能[J]. 物理化学学报, 2012, 28(10): 2276 -2284 .
[8]	赵学艳, 曹宇容, 曹桂荣, 肖瑞杰. 嵌段共聚物L64在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体中形成的层状液晶[J]. 物理化学学报, 2012, 28(06): 1411 -1417 .
[9]	朱绪飞, 韩华, 宋晔, 段文强. 阳极氧化物纳米孔道和TiO₂纳米管形成机理的研究进展[J]. 物理化学学报, 2012, 28(06): 1291 -1305 .
[10]	王雅萍, 赵旭辉, 卢向雨, 左禹. 添加氧化铈对AZ91D镁合金表面富镁涂层的保护作用[J]. 物理化学学报, 2012, 28(02): 407 -413 .
[11]	常林荣, 曹发和, 蔡景顺, 刘文娟, 郑俊军, 张鉴清, 曹楚南. 覆有微弧氧化涂层的AZ91D镁合金在氯化钠溶液中的极化行为[J]. 物理化学学报, 2012, 28(01): 127 -136 .
[12]	刘妍, 卫中领, 杨富巍, 张昭. 硼砂-对苯二甲酸电解液中AZ91D镁合金的阳极氧化处理[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2385 -2392 .
[13]	郑涛, 李攀, 肖生春, 王丹, 吕景文, 门志伟. Yb³⁺敏化宽波带掺Er³⁺氟磷酸盐玻璃的发光性质及Judd-Ofelt理论研究[J]. 物理化学学报, 2011, 27(09): 2095 -2100 .
[14]	黄映恒, 童张法, 韦藤幼, 李斌. 固相反应合成LiCoPO₄中间体的反应动力学[J]. 物理化学学报, 2011, 27(06): 1325 -1334 .
[15]	张秋美, 施志聪, 李益孝, 高丹, 陈国华, 杨勇. 氟磷酸盐及正硅酸盐锂离子电池正极材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2011, 27(02): 267 -274 .

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