镁合金表面化学/电化学转化膜的制备及性能研究

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镁合金性能优越，因具有机械性能好、密度低、导电性能良好等优点而广泛应用在汽车、电子、航空航天等领域。镁合金化学性质活泼，致使其耐蚀性较差。本文利用化学和电化学的方法在镁合金表面制备转化膜，采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、电化学工作站、X射线衍射仪（XRD）、点滴实验等手段对其性能进行表征，确定了化学（电化学）转化膜制备的最佳工艺和转化膜的成膜机理。
　　采用化学法制备镁合金化学转化膜。研究了钼酸铵、硝酸钠、硝酸镍、柠檬酸、pH、温度、时间等因素对转化膜性能的影响，正交试验优化出镁合金钼酸盐化学转化膜的最佳制备工艺为：钼酸铵25 g·L-1、硝酸钠1.5 g·L-1、硝酸锰1 g·L-1、柠檬酸1.5 g·L-1、转化液pH5、转化温度60℃、转化时间25 min。测试结果显示钼酸盐化学转化膜较镁合金基体腐蚀电流小一个单位数量级，腐蚀电位向正方向移动了0.33 V，钼酸盐化学转化膜提高了镁合金的耐蚀性；膜层表面平整，无明显的突起、凹陷等缺陷，对镁合金基体起到保护作用，膜层主要由 Mg、O、Mo等元素组成；转化膜的主要成分是MgO2、Mg2Mo3O11。
　　采用电化学法制备镁合金电化学转化膜。研究了工艺参数以及添加剂对镁合金电化学转化膜性能的影响，确定了镁合金电化学转化膜制备的最佳工艺：磷酸二氢锌40 g·L-1、硝酸锌70 g·L-1、硝酸镍2 g·L-1、硫酸铜0.04 g·L-1、亚硝酸钠1 g·L-1、酒石酸1.5 g·L-1，电流密度1.5 A·dm-2、转化温度30℃、转化时间3 min、酸比7:1-8.5:1，钼酸铵0.3 g·L-1、尿素1 g·L-1。测试结果显示电化学转化膜的腐蚀电流较基体的腐蚀电流小一个单位数量级，腐蚀电位较基体的腐蚀电位正移了0.48 V，提高了基体的耐蚀性。电化学转化膜的晶粒呈椭球状和片层状，晶粒堆砌紧密，完全覆盖了基体，膜层中元素主要以Zn、P、O为主。电化学转化膜的化学组成主要为Zn3(PO4)2(H2O)4和ZnO。
　　电化学工作站、SEM和EDS对镁合金化学（电化学）转化膜的成膜过程进行了测试，分析了反应过程中的化学反应，得出化学转化膜成膜过程分为5个阶段：基体溶解、膜层初沉积、膜层快速生成、膜层缓慢增厚、膜层沉积和溶解平衡；电化学转化膜成膜过程可分为成核—增大—分裂—细化—变厚5个过程。

著录项

作者
蔡志强;
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作者单位

沈阳理工大学;

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授予单位沈阳理工大学;
学科应用化学
授予学位硕士
导师姓名邵忠财;
年度 2016
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类金属表面防护技术;
关键词
镁合金; 表面化学; 电化学转化膜; 成膜机理;

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