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AZ40镁合金在NaCl介质中的腐蚀与防护研究

作　者: 景霞
导　师: 李凌杰
学　校: 重庆大学
专　业: 物理化学
关键词: 镁合金腐蚀防护耐蚀性能疏水
分类号: TG172
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

镁合金因具有密度低，比强度、比刚度高，铸造性、切削加工性能好等优点，被广泛地应用于汽车制造、航空航天和电子工业等领域。但由于镁合金较高的化学及电化学活性致使其耐蚀性能极差，严重限制了镁合金的推广应用。因此，研究镁合金在一些典型介质中的腐蚀行为及其防护技术非常重要。本论文主要研究了AZ40镁合金在NaCl典型介质中的腐蚀行为及其防护技术，研究结果对于提高镁合金耐蚀性能、促进其推广应用具有积极意义。采用电化学阻抗谱(EIS)、Tafel极化曲线等电化学方法考察了NaCl介质中Cl-浓度对镁合金腐蚀行为的影响，评价了硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、钨酸钠和硝酸镧四种缓蚀剂对镁合金的缓蚀作用，同时考察了硅烷膜和硅酸钠转化膜、硝酸镧转化膜分别经低表面能物质十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(G502)疏水改性前后对镁合金的防护性能。采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)表征试样表面的组成及形貌，采用OCA视频接触角测量仪表征试样表面的润湿性能，并结合这些表征结果探讨了防护膜的成膜机制及耐蚀机理。结果表明：AZ40镁合金在NaCl介质中极不耐腐蚀，其耐蚀性能随介质中Cl-浓度的增大而降低。镁合金腐蚀反应过程所产生的腐蚀产物沉积在金属基体表面可形成新的阻挡层，能在一定程度上抑制腐蚀的发展。硅酸钠和十二烷基苯磺酸钠对AZ40镁合金的缓蚀效率随缓蚀剂浓度的增加而增大；钨酸钠和硝酸镧的缓蚀效率存在极值现象。在测试浓度范围内，硅酸钠、十二烷基苯磺酸钠、钨酸钠和硝酸镧的最适添加浓度分别为0.001、0.001、0.0001和0.00005mol/L，且对应的缓蚀效率分别为83.53%、43.39%、50.03%和31.14%。采用溶胶-凝胶技术在AZ40镁合金表面制备了一层连续、完整、致密的硅烷膜。该硅烷膜通过Si-O-Mg键与金属基体间形成良好的结合力，可为镁合金提供高效、持久的腐蚀防护作用，其防护效率高达99.97%。采用化学转化处理技术在AZ40镁合金表面分别制备了一层硅酸钠转化膜和硝酸镧转化膜，与水的接触角分别为8°和13°，表现为亲水特性。随后经低表面能物质G502改性后得到疏水表面，与水的接触角分别增至127°和115°。与进行疏水改性前的化学转化膜相比，疏水防护膜的稳定性明显改善，对镁合金的高效防护作用可维持较长时间。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-20
  1.1 镁合金的性质及其应用  8-11
    1.1.1 镁合金的性质  8-9
    1.1.2 镁合金的应用  9-11
  1.2 镁合金的腐蚀  11-12
    1.2.1 镁合金腐蚀行为  11
    1.2.2 镁合金腐蚀类型  11-12
  1.3 镁合金的防护  12-17
    1.3.1 镁合金缓蚀剂  12-13
    1.3.2 镁合金表面处理技术  13-17
  1.4 本论文的研究目的和主要研究内容  17-20
    1.4.1 研究目的  17-18
    1.4.2 主要研究内容  18-20
2 实验  20-24
  2.1 实验材料及主要试剂  20-21
  2.2 实验仪器  21
  2.3 实验方法  21-24
    2.3.1 电化学测试方法  21-23
    2.3.2 表面分析技术  23-24
3 Cl-浓度对 AZ40 镁合金腐蚀行为的影响  24-32
  3.1 实验部分  24
    3.1.1 材料及前处理  24
    3.1.2 腐蚀介质  24
    3.1.3 电化学测试  24
  3.2 结果与讨论  24-31
    3.2.1 电化学测试  24-30
    3.2.2 分析与讨论  30-31
  3.3 小结  31-32
4 不同缓蚀剂对 AZ40 镁合金的缓蚀作用  32-42
  4.1 实验部分  32
  4.2 结果与讨论  32-39
    4.2.1 电化学测试  32-38
    4.2.2 缓蚀机理讨论  38-39
  4.3 小结  39-42
5 镁合金表面硅烷膜的制备及表征  42-52
  5.1 实验部分  42-43
    5.1.1 材料及试剂  42
    5.1.2 硅溶胶的制备  42
    5.1.3 成膜处理工艺  42
    5.1.4 表征方法  42-43
  5.2 结果与讨论  43-50
    5.2.1 电化学测试  43-47
    5.2.2 表面组成及形貌  47-48
    5.2.3 成膜机制及耐蚀机理  48-50
  5.3 小结  50-52
6 镁合金表面疏水防护膜的制备及表征  52-70
  6.1 实验部分  52-53
    6.1.1 材料及试剂  52
    6.1.2 化学转化膜成膜工艺  52-53
    6.1.3 低表面能材料修饰表面  53
    6.1.4 表征方法  53
  6.2 结果与讨论  53-68
    6.2.1 硅酸钠转化膜的疏水改性  53-61
    6.2.2 硝酸镧转化膜的疏水改性  61-68
  6.3 小结  68-70
7 结论与展望  70-72
  7.1 结论  70-71
  7.2 展望  71-72
致谢  72-74
参考文献  74-82
附录  82

AZ40镁合金在NaCl介质中的腐蚀与防护研究

内容摘要

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