Mg-Li-Al-Ce合金在NaCl溶液中腐蝕行為及防護技術的研究.pdf

1、鎂鋰合金由于優(yōu)良的物理性能,在航空航天和軍事領域有潛在的應用價值。目前,針對鎂鋰合金的制備和物理性能已有大量的研究,但關于Mg-Li合金的腐蝕行為和防護的研究較少。因此,為了能夠了解Mg-Li合金的腐蝕行為并開發(fā)可靠的表面防護技術,本文研究了Mg-14Li-1Al-0.1Ce合金在NaCl溶液中的腐蝕行為,制備并考察了釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜、氟化物膜和有機電泳水性丙烯酸樹脂涂層的防護性能。
　　運用SEM、XRD和電化學測試等手段,研究了M

2、g-14Li-1Al-0.1Ce合金在NaCl溶液中的腐蝕行為。結果表明,Mg-Li-Al-Ce合金在NaCl溶液中的自腐蝕特征如下:(1)腐蝕是從局部腐蝕開始的,逐漸在合金表面和基體內(nèi)部擴展;(2)腐蝕后,合金覆蓋了一層疏松的腐蝕層,在腐蝕層下的基體內(nèi)部出現(xiàn)了非常深的蝕坑;(3)有腐蝕物脫落在溶液中;(4)溶液中有氫氣析出;(5)有未腐蝕的合金成份(Li3Mg7)和未完全腐蝕的合金成份(Li0.92Mg4.08)存在腐蝕層中,并隨腐蝕

3、的發(fā)展脫落在溶液中。Mg-Li-Al-Ce合金在NaCl溶液的陽極溶解過程中,出現(xiàn)了嚴重的負差數(shù)效應,除了電化學溶解還有大量的非法拉第質(zhì)量損失。根據(jù)解釋負差數(shù)效應的Mg+機理,對鎂腐蝕的電流-電位關系式進行了推導,并進行了實驗驗證。結果表明由于負差效應的存在,在強極化條件下,鎂的陽極曲線(E~lgI曲線)呈非線性,而陰極曲線則呈線性關系,因此采用極化曲線測腐蝕電流時,需用陰極部分進行外推。
　　本文在Mg-Li-Al-Ce合金表面

4、制備了釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜和氟化物膜,并用SEM-EDS、XPS和電化學測試等手段研究了其性能。結果表明,釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜的最佳工藝為在30g·L?1NH4VO3和3.75g·L?1K3(Fe(CN)6)組成的溶液中處理10min。釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜的組成為Li2O、Mg(OH)2和V2O5。釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜能夠提高Mg-Li-Al-Ce合金的耐蝕性。在0.1mol·L?1NaF和40wt％HF溶液中形成的氟化物膜能提高Mg-Li-Al-Ce合金的耐蝕性。其

5、中,在0.1mol·L?1NaF溶液中形成的氟化物膜的組成為Mg(OH)2和MgF2。而在40wt%HF溶液中形成的氟化物膜的組成為MgO和MgF2。但釩酸鹽轉(zhuǎn)化膜和氟化物膜不能有效阻止Mg-Li-Al-Ce合金的陽極溶解,很容易遭到破壞。
　　本文以水性丙烯酸樹脂為成膜物質(zhì),采用陽極電泳的方法制備了無氟化物膜底層的水性丙烯酸樹脂涂層、以氟化物膜為底層的涂層和添加TiO2的水性丙烯酸樹脂涂層。經(jīng)SEM-EDS、XPS、FTIR和電

6、化學測試等研究,結果表明:(1)以氟化物膜為底層的水性丙烯酸樹脂涂層比無氟化物膜的更加致密,厚度更加均勻,耐蝕性更好;(2)水性丙烯酸樹脂涂層的最佳制備工藝是水性丙烯酸樹脂濃度為200g·L?1,電壓為25V,時間為30min。最佳工藝下的涂層可使合金的腐蝕電流icorr由1.05×10?4A·cm?2降至3.62×10?8A·cm?2,并在?1.6~?1.2V的陽極區(qū)間使合金的陽極電流由1×10?4~1×10?2A·cm?2降至1×1