AZ31镁合金双稀土转化膜的制备及其性能研究

论文摘要

本文主要采用硝酸铈和硝酸镧混合溶液对AZ31镁合金进行双稀土转化处理,讨论了成膜温度、成膜时间和添加高锰酸钾等对膜层性能的影响。采用SEM观察膜层表面形貌;采用点滴实验、盐水浸渍实验、Tafel极化法和EIS评价了双稀土转化膜的耐腐蚀性能。讨论浸渍时间对转化膜性能的影响的实验中,点滴实验表明,经过双稀土处理,镁合金的变色时间6 s提高到79 s;盐水浸渍实验显示在3.5%的NaCl溶液中转化膜的腐蚀速率是基体的1/5倍;极化曲线表明,转化膜的腐蚀电位提高了0.313 V,腐蚀电流密度由4.03×10-2mA/cm2降为2.31×10-4mA/cm2。SEM测试表明双稀土转化膜的微观形貌呈破裂的干泥状,双稀土转化处理提高了镁合金的耐蚀性,并且随处理时间的增加耐蚀性呈先增加后降低的趋势。设计均匀实验,通过SEM、Tafel和EIS测试确定了最佳成膜工艺为:成模温度为48.679℃,成膜时间3 min,成膜浓度为0.006 mol·L-1,成膜促进剂的量为7.2 mL·L-1,转化液中铈和镧物质的量比为0.5,并且对最佳成膜工艺进行验证实验。采用TiO2溶胶对双稀土转化膜进行处理,膜的表面形成了新的膜层。SEM表明经TiO2溶胶处理后双稀土转化膜表面有TiO2溶胶覆盖在裂纹中,使裂纹减小,未露出内层膜,膜层变得均匀完整。极化曲线和交流阻抗对TiO2处理后的双稀土转化膜进行电化学测试,表明采用TiO2处理后试样的腐蚀电位由-1.143 V升高到-0.747 V,腐蚀电流密度降低了两个数量级,并且交流阻抗谱的容抗弧半径增大,极化电阻由1.61 kΩ增大到1.81 kΩ,试样的耐腐蚀性得到了明显的提高。最后通过E-t实验分析了膜的形成机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 镁合金化学转化膜技术
• 1.2.1 铬酸盐转化膜
• 1.2.2 磷酸盐/高锰酸盐转化膜
• 1.2.3 锡酸盐转化膜
• 1.2.4 有机化合物转化膜
• 1.2.5 稀土金属盐化
• 1.2.6 其他化学转化膜技术
• 1.3 镁合金的电化学转化膜
• 1.3.1 阳极氧化
• 1.3.2 微弧氧化
• 1.4 镁合金表面的一些其他处理技术
• 1.4.1 激光辅助处理
• 1.4.2 物理气相沉积（PVD）
• 1.4.3 化学气相沉积（CVD）
• 1.4.4 热喷涂
• 1.4.5 强束流改性技术
• 1.5 镁合金稀土转化膜的应用
• 1.6 稀土转化技术的国内外研究现状
• 1.7 课题研究主要内容和意义
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验药品及仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验药品
• 2.1.3 仪器设备
• 2.2 成膜工艺
• 2.2.1 预处理工艺
• 2.2.2 成膜工艺参数的设定
• 2.3 稀土转化膜的制备及后处理
• 2.3.1 稀土转化膜的制备
• 2.3.2 镁合金稀土转化膜的成膜原理
• 2.3.3 镁合金稀土转化膜的后处理
• 2.4 膜层表面形貌研究
• 2.4.1 转化膜表面形貌的金相显微镜研究
• 2.4.2 转化膜表面形貌的扫描电子显微镜研究
• 2.5 转化膜表面成分的分析
• 2.6 电化学性能测定
• 2.6.1 点滴实验
• 2.6.2 盐水浸渍实验
• 2.6.3 极化曲线的测定
• 2.6.4 电化学阻抗谱的测定
• 2.6.5 混合电位—时间曲线的测定
• 2.7 本章小结
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 成膜温度对膜层性能的影响
• 3.1.1 成膜温度对转化膜表面形貌的影响
• 3.1.2 极化曲线分析膜的腐蚀行为
• 3.2 转化液中铈和镧物质量比对膜层性能的影响
• 3.2.1 转化液中铈和镧物质量比对膜层表面形貌的影响
• 3.2.2 转化液中铈和镧物质的量比的Tafel曲线的测定
• 3.3 最佳成膜工艺的确定
• 3.3.1 膜的表面形貌研究
• 3.3.2 极化曲线分析
• 3.3.3 交流阻抗谱分析
• 3.4 浸渍时间对膜层性能的影响
• 3.4.1 稀土转化膜膜层表面分析
• 3.4.2 稀土转化处理后膜层的成分分析
• 3.4.3 点滴实验
• 3.4.4 盐水浸渍实验
• 3.4.5 极化曲线的测定
• 3.5 氧化剂对膜层性能的影响
• 4前后试样的表面形貌分析'>3.5.1 添加KMnO₄前后试样的表面形貌分析
• 3.5.2 添加高锰酸钾前后试样表面的XPS分析
• 3.5.3 极化曲线分析膜的腐蚀行为
• 3.5.4 EIS谱图分析高锰酸钾的量对膜的耐蚀性的影响
• 2处理镁合金的双稀土转化膜后膜层性能的研究'>3.6 TiO₂处理镁合金的双稀土转化膜后膜层性能的研究
• 2处理前后试样的表面形貌分析'>3.6.1 TiO₂处理前后试样的表面形貌分析
• 3.6.2 极化曲线分析
• 3.6.3 交流阻抗分析
• 3.7 膜的形成机理的研究
• 3.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢