镁合金绿色缓蚀剂及其缓蚀机理研究

论文摘要

镁及其合金是最轻的有色金属结构材料,在汽车工业、航天航空等领域具有广阔的应用前景。但是由于镁合金极高的化学和电化学活性,在多数水介质中不稳定、不耐蚀,制约了其进一步广泛应用。添加缓蚀剂是抑制金属腐蚀的一种简单有效的方法。因此,本论文主要研究了镁合金在3.5%NaCl溶液中的环保型缓蚀剂及其作用机理,研究结果对于指导NaCl介质中镁合金缓蚀剂的选择和使用具有重要意义。本论文采用电化学阻抗谱（EIS）、Tafel极化曲线等电化学方法考察了不同温度下AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为;重点研究了苯甲酸钠、十二烷基苯磺酸钠、钨酸钠对于AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀抑制作用;根据不同缓蚀体系得到的电化学参数,评价了不同缓蚀剂的缓蚀效果;应用吸附方程解释了缓蚀剂在AZ31镁合金表面的吸附行为,并计算了其相应的热力学参数;结合扫描电子显微镜（SEM）及能量色散谱（EDS）对试样表面形貌及成分的表征结果,探讨了不同缓蚀剂的缓蚀作用机理;并与传统镁合金缓蚀剂——氟化物、重铬酸盐的缓蚀作用进行了比较。结果表明:AZ31镁合金在3.5%NaCl溶液中极不耐腐蚀,随着腐蚀介质温度的升高,AZ31镁合金的腐蚀越严重。苯甲酸钠是一种阳极型缓蚀剂;其吸附行为符合Temkin吸附等温式,吸附过程是一个自发的、放热、熵增过程。十二烷基苯磺酸钠是一种以阳极抑制为主的混合型缓蚀剂;在测试浓度范围内,低温下十二烷基苯磺酸钠的缓蚀效率存在极值现象,高温时其缓蚀效率随其浓度的增大而增大;较高温度下,十二烷基苯磺酸钠在AZ31镁合金表面的吸附近似服从Langmuir吸附等温式,其吸附过程是一个自发的、放热、熵减过程。钨酸钠是一种阳极型缓蚀剂;在测试浓度范围内,低温下钨酸钠的缓蚀效率存在极值现象,高温时其缓蚀效率随其浓度的增大而增大;钨酸钠在AZ31镁合金表面的吸附服从Langmuir吸附等温式,吸附过程是一个自发的、放热、熵减过程。腐蚀介质中侵蚀性Cl-浓度的增加不利于钨酸钠在镁合金表面成膜,致使镁合金更容易腐蚀。与传统的镁合金缓蚀剂——氟化物、重铬酸盐比较,本文研究的三种缓蚀剂具有缓蚀效率高、环境友好等优点,有望在镁合金腐蚀防护方面得到广泛应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 镁合金的性能特点与应用
• 1.1.1 镁合金的性能特点
• 1.1.2 镁合金的应用
• 1.2 镁合金缓蚀剂的研究
• 1.2.1 镁合金缓蚀剂的研究现状及存在的问题
• 1.2.2 缓蚀剂的分类、作用机理及研究方法
• 1.3 本论文研究目的和主要研究内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 主要研究内容
• 2 实验
• 2.1 实验材料及主要试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 电化学测试方法
• 2.3.2 表面分析方法
• 2.4 缓蚀效率的表示
• 3 AZ31 镁合金在3.5% NaCl 溶液中的腐蚀行为
• 3.1 电化学结果
• 3.1.1 自腐蚀电位—时间变化曲线（Ecorr-T ）
• 3.1.2 电化学阻抗谱结果（EIS）
• 3.1.3 Tafel 极化曲线
• 3.2 腐蚀机理讨论
• 3.3 本章小结
• 4 苯甲酸钠的缓蚀作用
• 4.1 电化学阻抗谱结果（EIS）
• 4.2 吸附模型
• 4.3 吸附热力学
• 4.4 缓蚀机理讨论
• 4.5 本章小结
• 5 十二烷基苯磺酸钠的缓蚀作用
• 5.1 电化学阻抗谱结果（EIS）
• 5.2 吸附模型
• 5.3 吸附热力学
• 5.4 缓蚀机理讨论
• 5.5 本章小结
• 6 钨酸钠的缓蚀作用
• 6.1 电化学阻抗谱结果（EIS）
• 6.2 吸附模型
• 6.3 吸附热力学
• 6.4 试样的表面形貌及组成
• 6.5 缓蚀机理讨论
• 6.6 腐蚀介质浓度对钨酸钠缓蚀作用的影响
• 6.7 本章小结
• 7 与传统缓蚀剂的缓蚀作用比较
• 7.1 电化学阻抗谱结果（EIS）
• 7.2 试样表面形貌及成分表征
• 7.3 缓蚀剂机理讨论
• 7.4 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间发表的论文