镁合金锰系磷酸盐转化膜的制备及其耐蚀性研究

摘要

镁合金具有质量轻、比强度高、导电导热性好、可回收利用等优点，被广泛应用在汽车和电子产品等领域，被誉为“二十一世纪的绿色工程材料”。然而，镁合金化学性质活泼，在使用环境中极易遭到腐蚀破坏，耐蚀性差成为制约镁合金应用的主要障碍。
　　 本文通过在锰系磷酸盐溶液中加入添加剂，在AM60镁合金和AZ91镁合金表面得到了耐蚀性良好的转化膜。采用电化学方法研究了转化膜在3.5％NaCl中的腐蚀行为，用扫描电镜(SEM)观察转化膜的表面形貌，用电子探针分析技术(EDAX)测试了转化膜层成分及含量，并对转化膜的成膜机理进行探讨。
　　 确定了添加剂分别为A和B的条件下(A为氟化物，B为氟化物、有机酸和钙盐的混合物)，AM60镁合金上转化膜的最佳成膜条件。电化学测试表明，AM60镁合金锰系磷酸盐转化膜的自腐蚀电位较基础液转化膜提高1.5V左右，腐蚀电流密度减小，表明膜层耐蚀性能优异，可对基体合金起到良好的保护作用。EDAX分析表明，加入添加剂A后形成的转化膜层由O、P和Mn三种元素组成，加入添加剂B后形成的转化膜层由O、P、Mn和Ca四种元素组成。采用电化学方法测量AM60镁合金转化膜成膜过程中电位随时间变化曲线，发现转化膜形成经历基体金属溶解、膜初始形成和膜最终形成等三个阶段。
　　 确定了添加剂分别为C和D的条件下(C为有机酸，D为氟化物和有机酸的混合物)，AZ91镁合金上转化膜的最佳成膜条件。电化学测试表明，AZ91镁合金锰系磷酸盐转化膜的自腐蚀电位较基础液转化膜提高1.3V左右，腐蚀电流密度减小，腐蚀过程受电化学反应控制。EDAX测试表明，添加剂不同，形成的转化膜化学元素相同，均由O、P和Mn三种元素组成。采用扫描电镜(SEM)观察转化膜C生长过程中的表面形貌，发现最初的沉积主要发生在基体α相内部，第二相β上只有少量沉积物。随着反应时间的延长，转化膜晶粒逐渐长大，20分钟后镁合金表面完全被晶粒覆盖。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 镁及镁合金简介

1.1.1 镁及镁合金的特点

1.1.2 镁及镁合金的分类

1.1.3 镁合金的编号

1.1.4 镁及镁合金的应用

1.2 镁合金的腐蚀

1.2.1 镁合金的腐蚀类型

1.2.2 镁合金的腐蚀机理

1.3 镁合金的表面处理

1.3.1 化学转化膜

1.4 研究意义及内容

第二章 实验材料及研究方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.2.1 前处理

2.2.2 化学浸泡成膜工艺的研究方法

2.2.3 磷化

2.3 性能结构研究

第三章 AM60镁合金锰系磷酸盐转化膜的制备及耐蚀性研究

3.1 引言

3.2 AM60镁合金在不同浓度氯化钠溶液中腐蚀行为研究

3.2.1 电化学测试

3.3 AM60镁合金锰系磷酸盐转化膜的制备

3.3.1 实验材料

3.3.2 转化处理液

3.3.3 成膜工艺初选

3.3.4 磷化

3.4 AM60镁合金锰系磷酸盐转化膜耐蚀性研究

3.4.1 极化曲线

3.4.2 电化学阻抗谱(EIS)

3.5 小结

第四章 AM60镁合金锰系磷酸盐转化膜微观结构及成膜机理研究

4.1 AM60镁合金锰系磷酸盐转化膜的微观结构

4.1.1 基础液转化膜SEM和EDAX图谱

4.1.2 转化膜A的SEM和EDAX图谱

4.1.3 转化膜B的SEM和EDAX图谱

4.2 AM60镁合金锰系磷酸盐转化膜成膜机理研究

4.2.1 成膜过程热力学可能性

4.2.2 成膜过程电化学行为研究

4.3 小结

第五章 AZ91镁合金锰系磷酸盐转化膜的制备及耐蚀性研究

5.1 引言

5.2 AZ91镁合金在不同浓度氯化钠溶液中腐蚀行为研究

5.2.1 电化学测试

5.3 AZ91镁合金锰系磷酸盐转化膜的制备

5.3.1 实验材料

5.3.2 转化处理溶液

5.3.3 成膜工艺初选

5.3.4 磷化

5.4 AZ91镁合金锰系磷酸盐转化膜耐蚀性研究

5.4.1 电位-时间曲线

5.4.2 极化曲线

5.4.3 电化学阻抗谱(EIS)

5.5 小结

第六章 AZ91镁合金复合转化膜的微观结构及成膜机理研究

6.1 AZ91镁合金锰系磷酸盐转化膜的微观结构

6.1.1 基础液转化膜SEM和EDAX图谱

6.1.2 转化膜C的SEM和EDAX图谱

6.1.3 转化膜D的SEM和EDAX图谱

6.2 AZ91镁合金锰系磷酸盐转化膜的成膜机理研究

6.2.1 转化膜C成膜过程中电位-时间曲线

6.2.2 膜层C成膜过程表面形貌随时间的变化

6.3 小结

结 论

参考文献

作者简介

致谢