鎂合金表面溶膠-凝膠膜層的修復(fù)及功能性膜層的制備與研究.pdf

1、鎂合金具有密度低，比剛度，比強(qiáng)度、比彈性模量高，導(dǎo)熱性能良好且易于回收等諸多優(yōu)點(diǎn)，還具有優(yōu)良的切削加工性能和鑄造性能，被譽(yù)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。然而，鎂合金的化學(xué)性質(zhì)很活潑，在使用環(huán)境中容易發(fā)生氧化，在濕熱條件下會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，其應(yīng)用范圍受到極大限制。因此鎂合金的表面防護(hù)技術(shù)研究具有十分重要的價(jià)值和意義。
　　 本文在綜述了鎂合金腐蝕機(jī)理和近年來(lái)鎂合金表面防護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)溶膠-凝膠技術(shù)在AZ91D鎂合金表面制

2、備了具有良好的耐蝕性能的硅烷溶膠-凝膠膜層和聚苯胺膜層。針對(duì)溶膠-凝膠膜層在腐蝕環(huán)境中容易遭到破壞，產(chǎn)生缺陷，而膜層本身缺乏自修復(fù)功能的缺點(diǎn)，本文研究了硝酸鈰，高錳酸鉀對(duì)硅炕溶膠-凝膠膜層在腐蝕介質(zhì)中的修復(fù)作用及其修復(fù)機(jī)理。由于導(dǎo)電態(tài)聚苯胺(ES)具有良好的耐蝕性能，初步探討了聚苯胺與硅烷溶膠-凝膠膜層復(fù)合功能性膜層的耐蝕性能。利用電化學(xué)阻抗譜(EIS)、動(dòng)電位極化、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)等多種檢測(cè)手段，對(duì)膜層的耐

3、蝕性能、表面形貌和膜層的表面化學(xué)組成進(jìn)行了測(cè)試和表征。
　　 鎂合金表面化學(xué)活性很高，pH較低的腐蝕抑制劑會(huì)對(duì)鎂合金基體造成腐蝕。涂覆硅烷溶膠-凝膠膜層可以使鎂合金得到均勻表面。但溶膠涂層極易形成缺陷不能為金屬或合金提供長(zhǎng)久的保護(hù)。本文研究了硝酸鈰抑制涂有溶膠-凝膠膜層的鎂合金的可能性。將硝酸鈰加入到浸泡有鎂合金的氯化鈉溶液中。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)和表面形貌表征的結(jié)果表明硝酸鈰的加入有效地抑制了腐蝕的發(fā)生。提高了耐蝕性能，使得含有溶膠-凝

4、膠膜層的鎂合金得到了長(zhǎng)期有效的保護(hù)。此外，文中對(duì)硝酸鈰的濃度影響和腐蝕機(jī)理也做了詳細(xì)地探討，得到了最佳緩蝕濃度。
　　 為進(jìn)一步研究腐蝕抑制劑對(duì)溶膠-凝膠膜層的修復(fù)作用及修復(fù)機(jī)理。本文選取了高錳酸鉀作為腐蝕抑制劑，將其直接加入到濃度為0.05 M的氯化鈉溶液中，再將涂有溶膠-凝膠膜層的鎂合金浸泡在腐蝕液中。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明高錳酸鉀的加入有效長(zhǎng)久的提高了其耐蝕性能。能譜分析(EDS)檢測(cè)出了二氧化錳的存在，其修復(fù)作用可歸因于高錳

5、酸鉀的強(qiáng)氧化作用在該體系中生成了難溶的氧化物，填補(bǔ)了膜層的缺陷，抑制了鎂合金基體的進(jìn)一步腐蝕或溶解。從而提高了耐蝕性能。
　　 為了探究功能性膜層的制備，由于聚苯胺作為導(dǎo)電態(tài)聚合物同時(shí)擁有著優(yōu)良的耐蝕性能，本文選取了聚苯胺作為研究對(duì)象。成功的用化學(xué)合成法制備了導(dǎo)電態(tài)聚苯胺。并選取了合適的溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)與成膜劑聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)，涂覆在鎂合金和含有溶膠-凝膠膜層的鎂合金表面。電化學(xué)測(cè)試在腐蝕液濃度為0.