鎂合金表面復(fù)合鍍層的制備及其耐腐蝕性能研究.pdf

1、鎂及鎂合金具有密度低，比強(qiáng)度、比剛度、比彈性模量高，鑄造性能和切削加工性好等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造和電子工業(yè)等領(lǐng)域，被譽(yù)為21世紀(jì)的“時(shí)代金屬”。然而，鎂是一種非?；顫姷慕饘?，具有極高的化學(xué)和電化學(xué)活性，極易被腐蝕，即便是將鎂合金置于空氣中，它的表面都會形成一層很薄的氧化膜，使其應(yīng)用范圍受到極大限制。因此，采用表面防護(hù)技術(shù)來提高鎂合金的耐腐蝕性能對于擴(kuò)展鎂合金的應(yīng)用有著重要的意義。常見金屬表面的保護(hù)手段中，電鍍方法操作簡單

2、，所得金屬鍍層具有裝飾性、耐腐蝕性、可焊性、導(dǎo)電性和耐摩擦性等優(yōu)點(diǎn)。但鎂合金難于直接實(shí)施電鍍，因?yàn)槠湓诳諝夂退幸籽杆偕蒑gO和Mg(OH)2，阻礙鍍層的生成；鎂的電位低，常規(guī)鍍液易對其腐蝕；其結(jié)構(gòu)的多相性會導(dǎo)致被鍍金屬沉積不均勻；易發(fā)生電偶腐蝕。因此，本文在綜述了鎂合金腐蝕機(jī)理及近年來表面防護(hù)方法的應(yīng)用基礎(chǔ)上，針對鎂合金的特點(diǎn)，采用了不同的前處理方法，對其實(shí)施多種電鍍工藝研究。對已成功制備出的多種防護(hù)性涂鍍層的耐腐蝕性能及其耐腐蝕機(jī)

3、理做了相應(yīng)的研究，論文的主要研究內(nèi)容及取得的科研成果如下：
　　 首先以環(huán)保、低成本工藝技術(shù)為前提，研究了AZ91D鎂合金無鉻前處理及鍍鋅層對其耐蝕保護(hù)作用。通過錫酸鹽轉(zhuǎn)化處理在AZ91D鎂合金表面形成轉(zhuǎn)化層，并以此作為前處理底層，再進(jìn)行電鍍鋅，得到了耐蝕性良好的鋅鍍層。所獲得鋅鍍層經(jīng)過掃描電鏡、X射線衍射表征可知，鍍層表面是由不規(guī)則的多邊形品簇組成，其尺寸大小約為1-2μm，鍍層的厚度大約為10μm。在3.5wt.％NaCl中

4、性溶液中的電化學(xué)極化和電化學(xué)阻抗譜測試結(jié)果表明，鋅鍍層的自腐蝕電位為-1.23 V，極化曲線有明顯的鈍化區(qū)，阻值也明顯高于AZ91D鎂合金裸基體，證明鋅鍍層為AZ91D鎂合金提供了優(yōu)良的耐蝕性能。
　　 為了進(jìn)一步提高AZ91D鎂合金表面防護(hù)層的耐蝕性能，本研究設(shè)計(jì)了以常見化學(xué)鍍鎳層作為中間過渡層，采用溶膠凝膠技術(shù)修補(bǔ)化學(xué)鍍鎳層的缺陷以達(dá)到增強(qiáng)對AZ91D鎂合金保護(hù)性能的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)合各種表征手段揭示：以Si溶膠封孔的復(fù)合涂層表

5、面均一，能夠大幅度提高基體的耐蝕性能，在3.5 wt％NaCl腐蝕性溶液中浸泡時(shí)間長達(dá)120小時(shí)。
　　 其失效過程分為兩部分，首先是外層溶膠層逐漸失效，最后是侵蝕性離子穿過化學(xué)鍍層并達(dá)到鎂合金基體進(jìn)而誘發(fā)腐蝕。針對化學(xué)鍍鎳層的固有缺陷，文章選取耐蝕性能好的鍍層金屬鎳，在AZ91D鎂合金化學(xué)鍍鎳層上實(shí)施電鍍鎳層來進(jìn)一步提高鎂合金的耐蝕能力。研究結(jié)果表明，此工藝可操作性強(qiáng)，工藝合理；獲得的鎳鍍層均勻致密、光亮，與基體結(jié)合力良好，基

6、本無缺陷。電化學(xué)測試結(jié)果顯示，該鍍層在3.5 wt％NaCl溶液中持續(xù)浸泡達(dá)72小時(shí)。其呈現(xiàn)出的耐腐蝕性能與所報(bào)道的AZ91D鎂合金其它防護(hù)處理的相比大大增強(qiáng)。
　　 以提高AZ91D鎂合金的耐腐蝕及機(jī)械性能為研究目標(biāo)，本文研究了在AZ91D鎂合金表面的復(fù)合鍍技術(shù)。利剛納米微粒特有的小尺寸效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)等，將其復(fù)合到金屬鍍層中將盧生許多優(yōu)異的物理、化學(xué)性能。因此，本文通過將納米TiO2添加在鎳鍍液中對AZ91D鎂合金實(shí)施電鍍