Mg-Li-Al-Ce合金在NaCl溶液中腐蝕行為及防護(hù)技術(shù)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(lǐng)域有潛在的應(yīng)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(guān)于Mg-Li合金的腐蝕行為和防護(hù)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(hù)技術(shù),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(jī)電泳水性丙烯酸樹脂涂層的防護(hù)性能。
　　運(yùn)用SEM、XRD和電化學(xué)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(jié)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(kuò)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(yán)重的負(fù)差數(shù)效應(yīng),除了電化學(xué)溶解還有大量的非法拉第質(zhì)量損失。根據(jù)解釋負(fù)差數(shù)效應(yīng)的Mg+機(jī)理,對鎂腐蝕的電流-電位關(guān)系式進(jìn)行了推導(dǎo),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明由于負(fù)差效應(yīng)的存在,在強(qiáng)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(guān)系,因此采用極化曲線測腐蝕電流時,需用陰極部分進(jìn)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(xué)測試等手段研究了其性能。結(jié)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M(jìn)g-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M(jìn)g-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(xué)測試等研究,結(jié)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