《阴极极化法制备镁合金稀土转化膜及其耐蚀性研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阴极极化法制备镁合金稀土转化膜及其耐蚀性研究（学位论文-工学）（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、沈 阳 师 范 大 学硕 士 学 位 论 文阴 极 极 化 法 制 备 镁 合 金 稀 土 转 化 膜 及 其 耐 蚀 性 研 究姓 名 ： 杨 在 兴申 请 学 位 级 别 ： 硕 士专 业 ： 应 用 化 学指 导 教 师 ： 曹 中 秋20090301阴极极化法制备镁合金稀土转化膜及其耐蚀性研究中 文 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
2、 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
3、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
4、 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
5、 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 。关 键 词 ： 镁 合 金 ， 阴 极 极 化 ， 铈 盐 ， 转 化 膜 ， 耐 蚀 性IIPREPARATION OF CERIUM-BASED CONVERSIONCOATING ON MAGNESIUM ALLOY BY CATHODICPOLARIZATION TECHNIQUE AND ITS CORROSIONRESISTANCE EVALUATIONAbstractMagnesium alloys characters as lo
6、w density, high strength/weigh ratio, relativelyhigh thermal and electrical conductivity, and there is a great application demand ofthese promising materials in automobile industry and 3C products. However, thechemical properties of magnesium alloys are very active and susceptible to becorroded when
7、 exposed in the application environment.Fabrication of cerium-based conversion coating on the surface of magnesiumalloys is one of the hot topics for improving the corrosion resistance of these alloys. Inthis study, the traditional chemical conversion and cathodic polarization methods wereapplied to
8、 prepare the cerium-based conversion coating on the surface of AZ91Dmagnesium alloy. The optimal processing parameters for chemical conversiontreatment were determined by orthogonal experiments. Based on the optimal chemicalconversion treatment, assisting with the cathodic polarization, the chemical
9、conversion film was improved further. The parameters for the cathodic polarizationwere also confirmed by orthogonal experiments. In order to evaluate the corrosionresistance of the formed conversion film, hydrogen evolution test, potentiodynamicpolarization test and electrochemical impedance spectro
10、scopy were conductedcompared to the blank specimens in 3.5wt% neutral NaCl solution. The results showthat the conversion treatment enhanced the corrosion resistance of magnesium alloys,and even more effective for the cathodic polarization treatment.By SEM and EDX analysis, The morphology of the film
11、s formed under theoptimal conditions is uniform and compact, the cracks was relatively narrow andshallow . the EDX results show that the film formed by cathodic polarizationtreatment consists of the oxide and hydroxide of cerium， the film is rich in Ce, O andMg, and Ce is 58.78%(Wt). We proposed a m
12、echanism of Cerium-based conversioncoating by cathodic polarization technique on the base of bipolar theory and thecomposition of the coating. The forming of the coating was mainly because of theelectrochemical oxidation-reduction reaction.IIIKeywords: Magnesium alloys, Cathodic polarization techniq
13、ue,Ce-based coating, chemical conversion, corrosion resistanceIV阴 极 极 化 法 制 备 镁 合 金 稀 土 转 化 膜 及 其 耐 蚀 性 研 究第 一 章 绪 论1.1 镁及镁合金简介1.1.1 镁 及 镁 合 金 的 特 点镁 元 素 是 元 素 周 期 表 中 的 A 族 元 素 ， 其 电 子 层 结 构 是 1s22s22p63s2， 相 对原 子 质 量 为 24.305， 密 度 1.738g/cm3。镁具有密排六方晶体结构( HCP)， 配 位 数是 12， c/a=1.6325， 原 子 间 距 d1=0.3
14、1906、 d2=0.32030， 配 位 数 为 12 时 的 原 子 直径 为 0.32nm1。 其 晶 体 结 构 及 主 要 原 子 面 如 图 1.1 所 示 ：图 1.1 镁 的 晶 格 及 主 要 原 子 面镁在世界上储量相当丰富，约占地壳总重量的 2.5%。镁的化合物广泛存在于 地 壳 、 海 水 、 盐 泉 及 湖 水 中 。 尤 其 是 在 海 水 中 ， 每 立 方 米 的 海 水 中 就 有 近 4千 克 的 镁 ， 溶 解 在 海 水 中 的 镁 的 总 量 达 到 61016 吨 ， 若 按 每 年 镁 产 量 50 万 吨 的生 产 能 力 计 算 ， 需 要 1
15、200 亿 年 才 能 全 部 用 完 。 可 见 ， 实 际 上 镁 资 源 是 取 之 不 尽用 之 不 竭 的 。 我 国 的 镁 资 源 的 储 量 也 十 分 丰 富 ， 自 上 世 纪 90 年 代 初 期 开 始 出 口镁，到 2001 年 时 镁 的 出 口 量 达 到 了 20 万 吨 ， 占 世 界 镁 市 场 需 求 量 的 40%以 上 2。与 其 它 材 料 相 比 ， 镁 合 金 产 品 有 着 特 殊 的 性 能 3-7，主要表现为以下几个方面 ：(1)密 度 低 ： 密 度 1.738g/cm3， 大 约 是 铁 的 1/4， 铝 的 2/3， 相 当 于 工
16、程 塑 料 的比 重 ， 是 常 用 结 构 材 料 中 最 轻 的 金 属 ；(2)比 强 度 高 ： 常 用 的 金 属 工 程 材 料 中 最 高 ；(3)超 强 的 吸 收 塑 变 能 力 ： 对 机 械 震 荡 的 吸 收 能 力 很 强 ；(4)优 良 的 热 传 导 性 ；(5)非 磁 性 金 属 ， 抗 电 磁 波 干 扰 ， 可 以 屏 蔽 电 磁 辐 射 ；1阴 极 极 化 法 制 备 镁 合 金 稀 土 转 化 膜 及 其 耐 蚀 性 研 究(6)加 工 成 型 性 能 好 ， 可 回 收 生 产 ；(7)材 料 回 收 率 高 ， 接 近 100%， 符 合 环 保 要 求 ；(8)尺 寸 稳 定 ， 收 缩 率 小 ， 不 易 因 环 境 温 度 变 化 而 改 变 ；(9)镁 还 是 人 体 必 需 的 微 量 元 素 ， 镁 或 镁 的 化 合 物 毒 性 极 低 ；(10)具 有 超 导 性 和 储 氢 性 能 ， 是 开 发 新
