AZ91D镁合金表面富镁涂层改性研究

论文摘要

镁合金具有质量轻，强度高等一系列优点，广泛应用于航空、汽车和电子等领域。但镁合金耐蚀性差，制约其在工程中大规模应用。有机涂层是其主要的防腐蚀手段之一。在前期研究工作中，我们发现以纯镁粉作为牺牲阳极性颜料的环氧富镁涂层（MRP）对AZ91D镁合金具有良好的保护效果。但由于镁粉很活泼，富镁涂层中镁粉的作用时间较短，为延长镁粉与电解质溶液的反应时间，改善富镁涂层的防护性能，本论文通过Machu测试、划叉浸泡实验、盐雾实验、电化学交流阻抗、极化曲线测试等方法研究在富镁涂层中添加硅烷偶联剂、氧化铈、炭黑等各种物质后，对AZ91D镁合金上富镁涂层耐蚀性的影响，并探讨了其作用机制，主要结论如下：1、在含50%镁粉的富镁涂层中添加2%KH550、2%KH560和3%KH570（相对于环氧树脂质量）硅烷偶联剂，皆能提高富镁涂层耐蚀性。与不含硅烷偶联剂的涂层相比，含硅烷偶联剂的富镁涂层在经过浸泡后，涂层中有Si-O-Si键生成，表明硅烷偶联剂在涂层中发生水解缩合反应，使涂层致密性提高。其中添加2%KH560硅烷偶联剂的涂层耐蚀性最佳。2、在含50%镁粉的富镁涂层中，添加0.5%（相对于镁粉质量）氧化铈，可以明显增强富镁涂层的防护性能。氧化铈添加量较少（0.1%和0.3%）时，对涂层耐蚀性无明显影响，添加量过多（3%和5%）时，反而使涂层耐蚀性降低。适量的氧化铈能显著延长涂层的使用寿命，这可能是由于氧化铈能够降低纯镁颗粒的电化学反应活性，使镁粉反应速率下降，延长了镁粉的作用时间。3、在含50%镁粉的富镁涂层中，添加适量炭黑（0.3%、0.5%和0.7%，相对于镁粉质量）能提高涂层耐蚀性，炭黑添加量过少（0.1%）或过多（2%）皆使涂层耐蚀性降低。这主要是由于一定含量的炭黑能增加镁粉之间、镁粉与基底之间的导电性，促进镁粉的阴极保护作用；而炭黑含量过高时，涂层孔隙率增大，其屏蔽性降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 镁及其合金的概述
• 1.2 镁的腐蚀电化学行为
• 1.2.1 镁的表面膜
• 1.2.2 负差异效应与―阳极析氢‖
• 1.2.3 镁腐蚀的电化学机理
• 1.2.4 镁合金腐蚀类型概述
• 1.3 镁合金防腐蚀技术
• 1.3.1 金属镀层
• 1.3.2 表面转化膜
• 1.3.3 氢化物膜层
• 1.3.4 阳极氧化
• 1.3.5 气相沉积过程
• 1.3.6 激光表面处理
• 1.3.7 有机涂层
• 1.4 有机涂层中的各种添加剂
• 1.4.1 牺牲阳极成分
• 1.4.2 防腐蚀颜料
• 1.4.3 其它添加剂
• 1.5 本论文的研究内容和意义
• 1.5.1 前人的研究成果与存在的问题
• 1.5.2 本论文的研究内容
• 1.5.3 论文选题的立论、目的与意义
• 第二章 实验材料与实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 试样制备
• 2.3 测试方法
• 2.3.1 Machu 测试
• 2.3.2 划叉浸泡实验
• 2.3.3 盐雾实验
• 2.3.4 交流阻抗测试与极化曲线测试
• 2.3.5 涂层附着力测试
• 2.3.6 扫描电子显微镜（SEM）观察
• 第三章 硅烷偶联剂对富镁涂层作用的研究
• 3.1 引言
• 3.2 硅烷偶联剂对富镁涂层耐蚀性的影响
• 3.2.1 划叉浸泡实验
• 3.2.2 盐雾实验
• 3.3 硅烷偶联剂对富镁涂层附着力的影响
• 3.4 硅烷偶联剂提高涂层性能的机理研究
• 3.5 本章结论
• 第四章 氧化铈对富镁涂层耐蚀性影响的研究
• 4.1 引言
• 4.2 氧化铈作为填料添加到富镁涂层后考察涂层耐蚀性
• 4.2.1 Machu 测试
• 4.2.2 划叉浸泡实验
• 4.3 氧化铈作为缓蚀剂添加到富镁涂层后考察涂层耐蚀性
• 4.3.1 Machu 测试
• 4.3.2 划叉浸泡实验
• 4.4 氧化铈提高富镁涂层耐蚀性的机理研究
• 4.4.1 交流阻抗测试
• 4.4.2 极化曲线测试
• 4.5 氧化铈粒子的分散
• 4.5.1 通过添加表面活性剂分散氧化铈粒子
• 4.5.2 氧化铈粒子表面硅烷改性
• 4.6 本章结论
• 第五章 炭黑对富镁涂层耐蚀性影响的研究
• 5.1 引言
• 5.2 炭黑添加到富镁涂层后考察涂层耐蚀性变化
• 5.2.1 Machu测试
• 5.2.2 划叉浸泡实验
• 5.2.3 盐雾实验
• 5.3 添加不同含量炭黑的富镁涂层 EIS 谱图解析
• 5.4 改变富镁涂层中镁粉和炭黑用量后涂层耐蚀性变化
• 5.5 本章结论
• 第六章 其它添加剂对富镁涂层耐蚀性影响的研究
• 6.1 氧化镁（MgO）对富镁涂层耐蚀性的影响
• 6.2 钼酸锌和磷酸锌对富镁涂层耐蚀性的影响
• 6.3 本章结论
• 第七章 总结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书