【摘 要】
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镁合金被誉为“21世纪绿色金属工程材料”,但是单质镁化学性质活泼、标准电极电位较负,导致镁合金极易腐蚀而失效。对镁合金进行化学转化处理在其表面制备化学转化膜可以提高镁合金耐蚀性,这一技术发展到当前已经历三代:第一代技术以铬酸盐化学转化(铬化)处理为代表,由于铬元素对生命健康有极大危害,因此铬化处理已完全被禁用;第二代技术以磷酸盐化学转化(磷化)处理为代表,但是磷元素对自然环境有不利影响,因此磷化处
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镁合金被誉为“21世纪绿色金属工程材料”,但是单质镁化学性质活泼、标准电极电位较负,导致镁合金极易腐蚀而失效。对镁合金进行化学转化处理在其表面制备化学转化膜可以提高镁合金耐蚀性,这一技术发展到当前已经历三代:第一代技术以铬酸盐化学转化(铬化)处理为代表,由于铬元素对生命健康有极大危害,因此铬化处理已完全被禁用;第二代技术以磷酸盐化学转化(磷化)处理为代表,但是磷元素对自然环境有不利影响,因此磷化处理也逐渐被禁用;第三代即新一代镁合金化学转化处理技术基本要求是绿色环保,稀土化学转化(稀土化)处理是第三代技术的主要代表。目前,关于稀土转化膜(RECC)的研究和应用主要集中在一元稀土转化膜(URECC)上、关于二元稀土转化膜(BRECC)的研究报道还比较少、关于三元稀土转化膜(TRECC)的研究报道几乎没有。本论文选取铈(Ce)、镧(La)、钇(Y)三种稀土元素通过化学转化处理在AZ91D镁合金表面制备了三种URECC(Ce-URECC、La-URECC和Y-URECC)、三种BRECC(Ce&La-BRECC、Ce&Y-BRECC和La&Y-BRECC)和Ce&La&Y-TRECC,发现了上述RECC的微观结构、化学成分和防护性能及其相互关系,阐明了上述RECC的成膜规律,揭示了上述RECC在3.5%Na Cl溶液中的劣化过程。在AZ91D镁合金表面制备了Ce-URECC、La-URECC和Y-URECC三种URECC。Ce-URECC、La-URECC和Y-URECC均呈现出带有裂纹的晶体簇结构,Ce-URECC晶体簇上伴有大量孔洞、La-URECC和Y-URECC的晶体簇上分别存在大量针状和胞状结晶;Ce-URECC、La-URECC和Y-URECC平均厚度分别为1.84μm、2.14μm和1.56μm,分别由Ce O2+Ce2O3、La(OH)3+Mg(OH)2和YOx/y+Y2O3组成;三种URECC对AZ91D镁合金的防护作用从高到低依次为La-URECC、Ce-URECC、Y-URECC,其劣化过程均可分为快速劣化、缓慢劣化和完全劣化三个阶段;在3.5%Na Cl溶液中,Ce-URECC、La-URECC和Y-URECC完全劣化时间分别为77.0 h、82.5 h和8.5 h。在AZ91D镁合金表面制备了Ce&La-BRECC、Ce&Y-BRECC和La&Y-BRECC三种BRECC。Ce&La-BRECC和Ce&Y-BRECC呈现出带有裂纹的晶体簇结构,La&Y-BRECC呈现出一种带有少量裂纹的整体结构;Ce&La-BRECC、Ce&Y-BRECC和La&Y-BRECC的平均厚度分别为1.35μm、1.20μm和1.99μm,分别主要由Ce2O3+La(OH)3、Ce2O3+Y2O3和La(OH)3+Y2O3组成;三种BRECC对AZ91D镁合金的防护作用从高到低依次为Ce&La-BRECC、La&Y-BRECC、Ce&Y-BRECC,其劣化过程仍然可分为快速劣化、缓慢劣化和完全劣化三个阶段;在3.5%Na Cl溶液中,Ce&La-BRECC、Ce&Y-BRECC和La&Y-BRECC完全劣化时间分别为54.5 h、28.5 h和48.0 h。在AZ91D镁合金表面制备了同时含有Ce、La和Y三种稀土元素的Ce&La&Y-TRECC。Ce&La&Y-TRECC呈现出带有裂纹的晶体簇结构、平均厚度为3.68μm、由Ce O2+La(OH)3+Y2O3组成;La&Y-BRECC对AZ91D镁合金的防护作用优于Ce-URECC、La-URECC和Y-URECC三种URECC和Ce&La-BRECC、Ce&Y-BRECC和La&Y-BRECC三种BRECC;La&Y-BRECC在3.5%Na Cl溶液中完全劣化时间为228.0 h,其劣化过程也可分为快速劣化、缓慢劣化和完全劣化三个阶段。在Ce&La-BRECC、Ce&Y-BRECC和La&Y-BRECC三种BRECC和Ce&La&Y-TRECC中,Ce、La和Y三种稀土元素表现出不同的分布规律。在Ce&Y-BRECC中,Y元素主要集中在膜层的内侧;在Ce&La&Y-TRECC中,Ce元素在整个膜层中均匀分布,而La元素和Y元素主要分布在膜层的外侧。
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