微囊包覆缓蚀剂的自修复转化膜研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yun603
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镁是最轻的结构金属材料,具有许多优良性能,但由于其耐蚀性差,在航空、交通等工业领域的应用都受到了严重的限制。解决镁合金耐蚀性差最常规的方法为制备化学转化膜,其中铬转化膜的耐蚀性最好,但Cr6+有剧毒,因此,现主要研究转向利用环境友好型的无铬转化膜替代铬转化膜。无铬转化膜中稀土转化膜性能良好,具有巨大的应用潜力,但当其长时间浸泡在腐蚀环境中时,转化膜主要物质会逐渐缺失,导致局部腐蚀现象。同时,稀土转化膜中稀土的最佳含量为0.2-0.6wt.%,超过此含量会导致膜层出现多孔结构,因此在保证转化膜膜层完整的情况下,尽可能多添加转化膜的主要成膜物质,是提高稀土转化膜耐蚀性的关键。因此,本文尝试在稀土转化膜中引入一种载体-微囊,微囊的添加能够在增加转化膜的稀土含量的同时保证膜层结构致密,且微囊会释放缓蚀剂到目标损伤区域使其达到自修复功能。  本文采用复凝法制备明胶-壳聚糖微囊包覆缓蚀剂(Ce(NO3)3、La(NO3)3),并将其与铈转化膜复合,在镁合金表面利用电刷镀的方法制备了新型微囊自修复转化膜,且通过正交实验对其进行了制备工艺优化。通过XRD、FTIR、XPS对转化膜的成膜机理进行探究,确定微囊的包覆情况、键合位置;通过电化学、扫描电镜、能谱、EPMA、划痕增重等测试手段探究此种复合转化膜的耐蚀性能、微囊分布及其破损情况,明确其腐蚀保护机制及自修复机理。  自修复转化膜的最佳配方及制备方法:电刷镀(10V,10 min)、缓蚀剂为La(NO3)3、微囊添加量为20wt.%、微囊包覆量为4g。  自修复化膜的成膜机理结果表明:膜层由非晶态物质组成,Ce3+与明胶-壳聚糖微囊可能的键合位置为羧基上的氧和酰胺基上的氮;成膜物质中含有CeOx以及微囊内的La3+,部分Ce3+转化为Ce4+(CeO2),La3+存在,说明微囊较好的包覆了La(NO3)3。  转化膜的自修复机理及过程:在腐蚀环境下,微囊复合转化膜受到微区腐蚀,微囊受到外界腐蚀响应发生破裂,释放包覆的缓蚀剂,缓蚀剂补充转化膜缺少的有效物质,从而自动修复破损处的转化膜,提高转化膜耐蚀性能。
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