论文摘要
镁合金作为目前最轻的有色金属材料，存在密度小、比强度高、阻尼性好、导热性好、导电性强、电磁屏蔽性好、加工成型性好、铸造性能优良、绿色环保等优异性能，使镁合金在航天航空、汽车制造、3C、医疗器械等领域得到广泛使用。但镁合金耐腐蚀性能差的缺点限制其的实际应用。本文运用溶胶-凝胶法、液相沉积法、水热原位生长三种化学方法在AZ91镁合金制备金属氧化物薄膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量散射光谱、动电位极化曲线和电化学阻抗等测试手段研究膜层的膜厚、组成、结合力、微观形貌和耐蚀性能。采用溶胶-凝胶法在镁合金表面制备了棕色的MgFe2O4薄膜，并利用正交试验法分析涂膜层数、烧结温度、恒温时间、n(Mg2+)/n(Fe3+)四种因素对MgFe2O4薄膜的微观形貌、结合力及耐蚀性能的影响。结果表明：薄膜的微观结构和膜厚主要由涂膜层数决定、结合力由烧结温度决定，而各因素薄膜耐蚀性能的影响：涂膜层数＞烧结温度＞n(Mg2+)/n(Fe3+)＞恒温时间，薄膜的致密度对耐蚀性起到主要影响。得到的最优方案是：涂膜1层，烧结温度400℃，n(Mg2+)/n(Fe3+)=0.7/2，恒温时间5h。采用最优方案得出的样品膜层厚度为57μm，自腐蚀电流密度降低了约1个数量级，自腐蚀电位正移了690mV，使得AZ91镁合金的耐腐蚀性能得到很大提高。利用尿素为沉淀剂将Ni2+沉积到镁合金表面制备了黑色的NiO薄膜，研究烧结温度、沉积时间、恒温时间对薄膜的组成、微观形貌、膜厚、结合力对耐蚀性的影响。发现薄膜的耐腐蚀性能随着沉积时间的增长逐渐增强，但在7h时由于镁合金与热水反应破坏了薄膜使得耐腐蚀性能降低；随着温度的增加耐腐蚀性相应的先增后减，烧结400℃耐蚀性最好；随着恒温时间增长NiO薄膜的耐腐蚀性增强，在恒温3h-4h耐腐蚀性能相差不大。不同的条件下形成NiO薄膜由于致密度优异而耐腐蚀性主要取决于膜厚，而膜厚由NiO的含量与结合力共同决定。沉积5h、恒温400℃、恒温3h的条件下是最优条件，所得NiO薄膜与AZ91镁合金基体相对比腐蚀电位正移了706mV，自腐蚀电流降低了1个数量级，很好的改善了AZ91镁合金的耐腐蚀性能。运用气溶胶OT为表面活性剂，镁合金在NaOH介质的水热环境下原位生长Mg （OH）2薄膜，以此为前躯体制备MgO膜。分析pH、水热时间、水热温度对Mg （OH）2薄膜的组成、微观形貌、膜厚、结合力和耐蚀性影响。结果表明：用此方法制备的薄膜都具有极优的结合力。不同溶液pH条件下，膜厚和致密度共同决定了耐腐蚀性能，耐蚀性pH=10>9>12>11；不同的水热时间条件下，耐腐蚀性3h>4h>6h>8h；不同水热温度条件下耐腐蚀性120℃>110℃>140℃>160℃。溶液pH=10、水热时间3h、水热温度120℃条件下制备的Mg （OH）2薄膜耐腐蚀性性能最好，腐蚀电位正移了721mV，腐蚀电流密度降低了1个数量级。将最优条件下形成Mg （OH）2薄膜的试样在450℃下恒温4h形成MgO薄膜，导致耐腐蚀性能下降，但MgO薄膜依然具有很好的耐腐蚀性能，与AZ91镁合金基体相对比腐蚀电位正移了486mV，腐蚀电流密度下降了约1个数量级。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 镁及镁合金的概述1.1.1 镁及镁合金的特点1.1.2 镁合金的应用1.2 镁合金的腐蚀1.2.1 镁合金腐蚀的腐蚀反应1.2.2 镁合金腐蚀的影响因素1.2.3 镁合金的腐蚀形态1.3 镁合金腐蚀的防护1.3.1 合金化方法1.3.2 快速凝固处理1.3.3 表面处理1.5 本课题研究的目的、内容及意义第2章 实验材料及测试方法2.1 实验材料2.1.1 基体材料2.1.2 化学试剂2.2 实验设备及装置2.2.1 实验设备2.2.2 实验装置2.3 纳米氧化物薄膜的制备方法2.3.1 镁合金基体的前处理2.3.2 溶胶-凝胶法制备 MgFe2O4薄膜2.3.3 液相沉积法制备 NiO 薄膜2.3.4 水热原位生长法制备 MgO 薄膜2.4 测试方法2.4.1 宏观对比2.4.2 膜层厚度的测试2.4.3 结合力的测试2.4.4 物相分析2.4.5 微观形貌及元素定性定量2.4.6 电化学测试分析2.4.7 点滴试验2.5 本章小结2O4薄膜的制备与抗腐蚀性质研究'>第3章 镁合金表面MgFe2O4薄膜的制备与抗腐蚀性质研究2O4薄膜'>3.1 正交试验设计及溶胶-凝胶法制备 MgFe2O4薄膜3.2 试验样品分析3.2.1 宏观对比分析3.2.2 膜厚及结合力分析3.2.3 SEM 分析3.2.4 电化学分析3.3 最优试样验证3.3.1 最优试样的 XRD 分析3.3.2 最优试样宏观对比和 SEM 分析3.3.3 最优试样的极化曲线分析3.4 结论第4章 镁合金表面沉积NiO 薄膜及耐腐蚀性研究4.1 镁合金表面沉积 NiO 薄膜及耐腐蚀性研究4.1.1 液相沉积形成 NiO 薄膜原理4.1.2 沉积时间对 NiO 薄膜耐腐蚀性能影响4.1.3 烧结温度对 NiO 薄膜耐腐蚀性能影响4.1.4 恒温时间对 NiO 薄膜耐腐蚀性能影响4.2 本章小结第5章 镁合金表面水热原位生长MgO薄膜及耐腐蚀性研究2薄膜及耐腐蚀性研究'>5.1 镁合金水热原位生长法 Mg（OH）2薄膜及耐腐蚀性研究2薄膜的原理'>5.1.1 镁合金水热原位生长法 Mg（OH）2薄膜的原理2薄膜耐腐蚀性能影响'>5.1.2 溶液 pH 对 Mg（OH）2薄膜耐腐蚀性能影响2薄膜耐腐蚀性能影响'>5.1.3 水热时间对 Mg（OH）2薄膜耐腐蚀性能影响2薄膜耐腐蚀性能影响'>5.1.4 水热温度对 Mg（OH）2薄膜耐腐蚀性能影响2与 MgO 薄膜耐腐蚀性对比研究'>5.2 Mg（OH）2与 MgO 薄膜耐腐蚀性对比研究2与 MgO 薄膜膜厚对比'>5.2.1 Mg（OH）2与 MgO 薄膜膜厚对比2与 MgO 薄膜的 XRD 对比'>5.2.2 Mg（OH）2与 MgO 薄膜的 XRD 对比2与 MgO 薄膜的 SEM 对比'>5.2.3 Mg（OH）2与 MgO 薄膜的 SEM 对比2与 MgO 薄膜的动电位极化曲线分析'>5.2.4 Mg（OH）2与 MgO 薄膜的动电位极化曲线分析5.3 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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