疏水性镁合金新型转化膜的制备与性能研究

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镁合金具有其他金属材料所不具备的优良性能,诸如密度小,比强度比刚度大,机械加工性能、铸造性能和阻尼性能好等,因此广泛应用于工业生产、航空航天、军工工业、汽车工业和3C产品等领域。但是,镁合金化学性质活泼,耐腐蚀性能较差,这大大制约着它进一步扩大应用范围。为了能更好的应用镁合金,必须对其进行适当的处理以提高它的耐腐蚀性能。本文首先综述了镁合金的发展现状和防腐蚀处理方法研究进展,着重论述了镁合金阳极氧化及转化处理研究进展及存在的问题,然后由此得出了镁合金防腐处理的发展方向及本论文的主要思路。一方面,绿色环保型化合物羧酸钠常用作缓蚀剂和促进剂,极少作为主成膜剂。将羧酸盐作为成膜剂,将改善膜的疏水性作为提高转化层腐蚀防护性能的主要途径在此之前都没有报道,具有原始创新性。另一方面,首创性的采用循环伏安法进行成膜处理。循环伏安法具有电压低、电流小、耗能低和效率高的优点,这既解决了普通阳极法因为高电压造成的现场操作不安全问题,同时又符合低碳节能要求。因此,本文主要对利用循环伏安法制备羧酸钠转化膜进行了研究。论文的主要工作包括:(1)将初步处理过的镁合金浸入到40±0.2℃,0.008mol dm-3的羧酸钠(包括己酸钠、辛酸钠、癸酸钠和十二酸钠)溶液中,采用循环伏安法制备转化膜。使用Tafel极化曲线、交流阻抗、SEM、EDX、FTIR和接触角等测试手段研究转化膜的性能。结果表明转化膜是由(R-COO)2Mg和Mg(OH)2构成的,具有疏水性。癸酸钠转化膜的表面均匀、致密且具有一定的厚度,疏水性最强,耐腐蚀性能最好。(2)以癸酸钠为电解质,采用循环伏安法,通过研究电解质溶液的浓度、温度、pH和循环次数对癸酸钠转化膜的耐腐蚀性能的影响,来确定疏水性新型转化膜的最佳成膜条件。最佳条件为:电解液组成(成膜盐癸酸钠0.008mol dm-3,支持电解质0.2mol dm-3Na2SO4)和工艺条件(pH8.0,温度40±0.2℃,循环伏安法循环次数30圈)。最佳条件下的转化膜接触角为135°,具有强疏水性,耐腐蚀性能远好于癸酸钠只做缓蚀剂的情况,与铬酸盐转化膜的相接近。(3)在最佳成膜条件下,将电解液中添加无机钠盐以制备复合膜层。使用电化学方法、照相、EDX、XRD、和接触角等表征手段研究复合膜层的性能。结果表明,硅酸钠复合膜的耐腐蚀性能最好,但是膜层均匀性不好。
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