阴极极化法制备镁合金稀土转化膜及其耐蚀性研究

摘要

镁合金具有密度低、比强度高、导热导电性好等优点，在汽车和3C产品等领域具有巨大的应用潜力。但是，镁合金化学性质活泼，使其在使用环境下极易遭到腐蚀破坏。
　　 在镁合金表面制备稀土转化膜是重要的防护方法之一。本文主要研究了在AZ91D镁合金表面表面用化学浸泡和阴极极化方法制备稀土转化膜的工艺，通过工艺初选、正交优化等确定了化学浸泡稀土转化膜成膜条件；测试转化膜层的耐蚀性能等，找出工艺参数对转化膜性能的影响；在化学浸泡成膜的基础上，通过研究各工艺参数对转化膜性能的影响，确定了阴极极化法制备稀土转化膜成膜的工艺条件。在3.5[％] NaCl溶液中通过浸泡析氢试验、动电位极化测试和交流阻抗测试，对比了阴极极化成膜样品、化学浸泡成膜样品和空白样品的耐蚀性能，结果表明对于AZ91D镁合金，阴极极化成膜工艺和化学浸泡工艺均能够提高基体镁合金的耐腐蚀性能，并且阴极极化成膜工艺处理的效果优于化学浸泡处理后的效果，阴极极化工艺处理后可使合金的自腐蚀电位正移，出现钝化现象，自腐蚀电流密度显著降低，膜层电阻显著增大，腐蚀速率下降。
　　 扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)分析的结果表明，阴极极化处理所得的膜层表面均匀分布铈的氧化物和氢氧化物。膜层表面均匀致密，由球状颗粒堆积而成，膜层主要含有Ce、Mg、O等元素，其中的铈含量为58.78[％](Wt)。根据铈转化膜的结构组成和引用的双极学说，提出了一个成膜机理，铈转化膜的沉积主要是随着电化学氧化还原反应的进行。