镁合金表面防腐蚀涂层的制备

摘要

镁及镁合金作为轻质的工程结构材料，因其比强度和刚度高，导电和导热性能好，尺寸稳定性好，电磁屏蔽性和阻尼减震性能优良，机械加工性能好且利于回收利用等特点，被誉为21世纪“绿色结构材料”。因此镁合金有广阔的应用前景，成为本世纪的朝阳产业。然而镁及镁合金的耐腐蚀、耐磨性能差等缺点严重制约了其在工程上的广泛应用。多年来，人们通过许多表面工程技术来改善其耐腐蚀性，但都存在一些局限性。最近几年发展起来的一些新型的利用扩散法在镁合金表面制备合金涂层的技术为解决这一难题提供了一个很好的思路。其中熔盐扩散法因其工艺的优势，为解决镁合金耐腐蚀性差的问题创造了契机。本文提出利用熔盐扩散法在镁合金表面制备“Al-Zn-Mg”的合金涂层在国内外的研究中还未见报道。
　　 利用AlCl3、ZnCl2、NaCl的混合熔盐在镁合金表面制备合金涂层，研究镁合金基体预处理工序、反应的气氛、混合熔盐配比、温度对涂层的防腐蚀性和质量的影响;研究涂层的形成机制和在最佳工艺参数下制得涂层的抗热震性、抗热氧化性、抗强酸性。
　　 为了模拟工业上的腐蚀环境，将样品侵湿在质量分数为3.5％的NaCl溶液中，利用电化学工作站对样品进行开路电位曲线和极化曲线的测试，以考察涂层的耐腐蚀性能。利用扫描电子显微镜对涂层的形貌进行观察，并利用能谱仪对涂层的成分进行分析。
　　 结果表明:基体经过预处理后，在镁合金表面得到的涂层分为两层，反应层和扩散层，涂层的厚度大约为10μm，涂层连续且裂纹少，涂层的质量和耐腐蚀性优于没有经过预处理基体的表面涂层;熔盐扩散处理时，有氩气保护的情况下，制备的涂层裂纹少，涂层连续性好，涂层的厚度约为5μm，涂层的质量和耐腐蚀性优于没有氩气保护下制备的涂层;当熔盐中AlCl3和ZnCl2的质量百分比为9∶1时，处理温度为300℃时，制备的涂层的质量和耐腐蚀性优于在200℃、400℃温度下制备的涂层;在有氩气的保护下，当熔盐中AlCl3和ZnCl2的质量百分比为1∶1时，处理温度为300℃时，制备的涂层的质量和耐腐性最好;涂层的形成过程主要分为铝的沉积、铝和锌的共沉积、锌的沉积3个阶段，每个阶段都存在原子的扩散，且整个沉积过程主要进行的反应是3Mg+2Na[AlCl4]→2Al+3MgCl2+2NaCl;在优化的参数下制备的涂层与基体的结合强度高，抗氧化性好，但是在强酸环境下，对基体的保护作用有限。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 镁及镁合金的概述

1．2．1 镁及镁合金的性质

1．2．2 镁及镁合金的腐蚀方式

1．2 国内外研究现状

1．3．1 镁及镁合金表面处理和涂层技术简介

1．3．2 扩散法的国内外研究现状

1．4 研究目标和意义以及研究内容

1．4．1 研究目标和意义

1．4．2 研究内容

第二章 实验内容和方法

2．1 实验用原材料

2．2 实验设备

2．3 样品的制备

2．3．1 基体的制备

2．3．2 基体的预处理

2．3．3 配料

2．3．4 熔盐处理

2．4 性能测试

2．4．1 电化学测试

2．4．2 扫描电镜

2．4．3 热震测试和抗氧化性测试

2．4．4 抗酸蚀实验

第三章 工艺参数对涂层质量的影响

3．1 预处理对涂层的影响

3．1．1 涂层的形貌

3．1．2 涂层的电化学特性

3．2 气氛对涂层的影响

3．2．1 涂层的形貌分析

3．2．2 涂层的电化学特性

3．3 反应温度对涂层的影响

3．4 本章小结

第四章 Al-Mg-Zn三元合金涂层的制备

4．1 熔盐配比对涂层的影响

4．2 温度对涂层的影响

4．2．1 涂层的形貌分析

4．2．2 涂层的电化学特性

4．3 本章小结

第五章 涂层的形成机制和性能

5．1 涂层的形成机理

5．2 涂层其它性能

5．2．1 抗热震实验和抗氧化性实验

5．2．2 抗酸蚀实验

5．3 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录1：攻读硕士学位期间发表的论文及成果

学位论文评阅及答辩情况表