AZ31镁合金表面防腐涂层的制备及耐蚀性研究

论文摘要

选择聚吡咯(PPy)作为涂层材料,在经硅烷预处理后的AZ31镁合金表面化学氧化合成PPy。运用傅立叶变换红外光谱(FTIR)研究了膜层结构,用扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)研究了膜层表面形貌及成分分布特征,用电化学极化曲线、交流阻抗(EIS)测试和盐水浸泡实验评定了金属/膜层体系的耐蚀性能。研究了BTESPT和APS两种硅烷偶联剂对AZ31镁合金预处理后的耐蚀性能,硅烷在镁合金表面形成SiOSi网状薄膜结构,并通过SiOMg键与镁合金表面相连,由于硅烷的阻挡作用提高了镁合金的耐腐蚀性能。不同pH的3.5wt%NaCl溶液以碱性环境对金属/硅烷体系的腐蚀程度最轻,中性其次,酸性最严重。由于亲水的氨基基团,氨基硅烷对镁合金基体的保护性能比含硫硅烷略差。研究了预处理、氧化剂、反应温度和聚合时间等多种聚合参数对PPy形貌、耐蚀性的影响规律。PPy膜对镁合金腐蚀有一定的抑制作用,腐蚀电流密度降低了1个数量级；硅烷预处理提高Mg/PPy体系的耐蚀性能,使腐蚀电位正移了110mV,腐蚀电流密度减小了约2个数量级。其余聚合条件相同时,过硫酸铵((NH4)2S2O8)合成的PPy膜耐蚀性要比氯化铁(FeCl3)相对好。掺杂阴离子的存在对Mg/APS/PPy体系具有一定的缓蚀作用。以(NH4)2S2O8作氧化剂、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作掺杂剂时化学原位聚合的最佳时间是10min。5～10℃的聚合温度比室温好。探讨了PPy的成膜机理。PPy与基体之间是通过物理吸附连接,PPy的附着性和连续性较差,对镁合金的防护性能有限。经硅烷预处理后,硅烷膜一方面与金属基体通过SiOMg键结合,另一方面与PPy通过化学键连接,增强了PPy和镁基体的结合力,生成的薄膜附着力好,缺陷也相对较少,使Mg/silane/PPy的耐腐蚀性相应提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 镁合金腐蚀防护的科学意义
• 1.2 硅烷偶联剂防腐处理技术概述
• 1.2.1 硅烷偶联剂的结构及作用机理
• 1.2.2 硅烷处理技术应用于金属防腐的概述
• 1.3 聚吡咯的特点及其在金属防腐预处理中的应用
• 1.3.1 PPy的结构、导电及掺杂机理
• 1.3.2 PPy的合成
• 1.3.3 PPy的防腐机理
• 1.3.4 PPy在金属防腐中的研究进展
• 1.3.5 应用和展望
• 1.4 本课题的研究内容及意义
• 第二章 实验方法
• 2.1 主要试剂与仪器
• 2.1.1 实验所用试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验步骤
• 2.2.1 主要材料介绍
• 2.2.2 AZ31镁合金试样预处理
• 2.2.3 PPy薄膜的制备
• 2.3 实验表征方法
• 2.3.1 傅立叶变换红外光谱测试
• 2.3.2 扫描电镜测试
• 2.3.3 电化学性能测试
• 2.3.4 室温盐水浸泡试验
• 第三章 AZ31镁合金表面硅烷预处理薄膜的耐蚀性
• 3.1 实验方案
• 3.2 BTESPT对AZ31镁合金表面改性
• 3.2.1 BTESPT硅烷预处理后镁合金的SEM图
• 3.2.2 FTIR分析
• 3.2.3 动电位极化曲线分析
• 3.2.4 电化学交流阻抗测试
• 3.2.5 室温盐水浸泡实验
• 3.3 APS硅烷预处理的镁合金
• 3.4 小结
• 第四章 AZ31镁合金表面PPy涂层的化学聚合及耐蚀性
• 4.1 实验方案
• 4.2 硅烷预处理对Mg/PPy体系耐蚀性影响
• 4.2.1 FTIR分析
• 4.2.2 镁合金表面聚吡咯膜的SEM图
• 4.2.3 动电位极化曲线测试
• 4.2.4 电化学交流阻抗分析
• 4.2.5 室温盐水浸泡实验
• 4.2.6 Mg/APS/PPy的极化曲线和交流阻抗图
• 4.3 氧化剂种类对Mg/PPy体系耐蚀性影响
• 4.4 聚合反应时间对Mg/PPy体系耐蚀性影响
• 4.5 阴离子膜和温度对Mg/PPy体系耐蚀性影响
• 4.6 聚吡咯膜形成机理
• 4.7 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间已发表的论文