鎂合金表面鈰轉(zhuǎn)化膜致密化及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鎂及鎂合金由于性能獨(dú)特，正在成為繼鋼鐵、鋁之后的第三大金屬工程材料，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。然而，耐蝕性差卻成為制約其應(yīng)用的主要因素之一。傳統(tǒng)的鎂合金表面處理技術(shù)一般是在酸性或含六價(jià)鉻的溶液中進(jìn)行，對(duì)環(huán)境和人體有巨大的傷害，因此，急需一種環(huán)保型的防腐工藝來(lái)替代鉻處理技術(shù)。稀土轉(zhuǎn)化膜，尤其是以鈰元素為主的轉(zhuǎn)化膜，因其無(wú)毒、環(huán)保和高效等優(yōu)點(diǎn)成為有希望取代鉻處理的技術(shù)。但是稀土轉(zhuǎn)化膜存在開裂嚴(yán)重等缺陷，其保護(hù)作用及其與基體的結(jié)合力較差

2、，應(yīng)用受到了極大的限制。研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化膜在干燥過(guò)程中的脫水反應(yīng)導(dǎo)致了裂紋的產(chǎn)生，磷酸鹽致密化處理可以有效地改善轉(zhuǎn)化膜的開裂行為。
　　本文首先在鎂合金表面制備了鈰轉(zhuǎn)化膜，SEM測(cè)試結(jié)果表明轉(zhuǎn)化膜表面存在數(shù)量較多的寬而深的裂紋，由上下兩層膜構(gòu)成，底層膜致密，上層膜疏松，EDS和XPS測(cè)試結(jié)果表明膜層主要組成元素為Ce、O、Mg，其中Ce以Ce(Ⅲ)和Ce(Ⅳ)兩種形式存在，Ce(Ⅳ)的比例達(dá)到85％，主要為CeO2和Ce(OH)4(即

3、CeO2·2H2O)；利用電化學(xué)阻抗譜和動(dòng)電位極化曲線研究了轉(zhuǎn)化膜對(duì)基體的保護(hù)性能，測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)鈰轉(zhuǎn)化膜提高了基體的耐腐蝕性能，但提高幅度有限；轉(zhuǎn)化膜在干燥過(guò)程中的的脫水及上下膜層之間結(jié)合力的差異是導(dǎo)致膜層開裂的主要原因。
　　針對(duì)轉(zhuǎn)化膜的開裂行為和表面疏松的組織，對(duì)其進(jìn)行磷酸鹽致密化處理。SEM測(cè)試結(jié)果表明，轉(zhuǎn)化膜致密化后變得致密平整，裂紋數(shù)量和寬度都大幅度減小，同時(shí)膜厚減小；EDS和XPS測(cè)試結(jié)果表明轉(zhuǎn)化膜主要組成元素為Ce、

4、O、Mg和P，其中Ce(Ⅳ)的比例降低為60%，新的鈰鹽CePO4生成，形成轉(zhuǎn)化膜表面致密的膜層；電化學(xué)阻抗譜和動(dòng)電位極化曲線結(jié)果表明轉(zhuǎn)化膜經(jīng)致密化后耐蝕性能得到大幅度提高，有效抑制了鎂合金的腐蝕；腐蝕溫度和時(shí)間是影響致密化過(guò)程的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)化膜形貌改善和性能提高有至關(guān)重要的影響。
　　鎂合金表面鈰轉(zhuǎn)化膜的致密化轉(zhuǎn)變經(jīng)歷三個(gè)階段：一是鎂基體的腐蝕，形成Mg3(PO4)2；二是轉(zhuǎn)化膜中部分 CeO2和 Ce(OH)4參與反應(yīng)，