鎂合金表面復合鍍層的制備及其耐腐蝕性能研究.pdf

1、鎂及鎂合金具有密度低，比強度、比剛度、比彈性模量高，鑄造性能和切削加工性好等特點而被廣泛應用于航空航天、汽車制造和電子工業(yè)等領域，被譽為21世紀的“時代金屬”。然而，鎂是一種非?；顫姷慕饘伲哂袠O高的化學和電化學活性，極易被腐蝕，即便是將鎂合金置于空氣中，它的表面都會形成一層很薄的氧化膜，使其應用范圍受到極大限制。因此，采用表面防護技術來提高鎂合金的耐腐蝕性能對于擴展鎂合金的應用有著重要的意義。常見金屬表面的保護手段中，電鍍方法操作簡單

2、，所得金屬鍍層具有裝飾性、耐腐蝕性、可焊性、導電性和耐摩擦性等優(yōu)點。但鎂合金難于直接實施電鍍，因為其在空氣和水中易迅速生成MgO和Mg(OH)2，阻礙鍍層的生成；鎂的電位低，常規(guī)鍍液易對其腐蝕；其結構的多相性會導致被鍍金屬沉積不均勻；易發(fā)生電偶腐蝕。因此，本文在綜述了鎂合金腐蝕機理及近年來表面防護方法的應用基礎上，針對鎂合金的特點，采用了不同的前處理方法，對其實施多種電鍍工藝研究。對已成功制備出的多種防護性涂鍍層的耐腐蝕性能及其耐腐蝕機

3、理做了相應的研究，論文的主要研究內(nèi)容及取得的科研成果如下：
　　 首先以環(huán)保、低成本工藝技術為前提，研究了AZ91D鎂合金無鉻前處理及鍍鋅層對其耐蝕保護作用。通過錫酸鹽轉化處理在AZ91D鎂合金表面形成轉化層，并以此作為前處理底層，再進行電鍍鋅，得到了耐蝕性良好的鋅鍍層。所獲得鋅鍍層經(jīng)過掃描電鏡、X射線衍射表征可知，鍍層表面是由不規(guī)則的多邊形品簇組成，其尺寸大小約為1-2μm，鍍層的厚度大約為10μm。在3.5wt.％NaCl中

4、性溶液中的電化學極化和電化學阻抗譜測試結果表明，鋅鍍層的自腐蝕電位為-1.23 V，極化曲線有明顯的鈍化區(qū)，阻值也明顯高于AZ91D鎂合金裸基體，證明鋅鍍層為AZ91D鎂合金提供了優(yōu)良的耐蝕性能。
　　 為了進一步提高AZ91D鎂合金表面防護層的耐蝕性能，本研究設計了以常見化學鍍鎳層作為中間過渡層，采用溶膠凝膠技術修補化學鍍鎳層的缺陷以達到增強對AZ91D鎂合金保護性能的目的。實驗結合各種表征手段揭示：以Si溶膠封孔的復合涂層表

5、面均一，能夠大幅度提高基體的耐蝕性能，在3.5 wt％NaCl腐蝕性溶液中浸泡時間長達120小時。
　　 其失效過程分為兩部分，首先是外層溶膠層逐漸失效，最后是侵蝕性離子穿過化學鍍層并達到鎂合金基體進而誘發(fā)腐蝕。針對化學鍍鎳層的固有缺陷，文章選取耐蝕性能好的鍍層金屬鎳，在AZ91D鎂合金化學鍍鎳層上實施電鍍鎳層來進一步提高鎂合金的耐蝕能力。研究結果表明，此工藝可操作性強，工藝合理；獲得的鎳鍍層均勻致密、光亮，與基體結合力良好，基

6、本無缺陷。電化學測試結果顯示，該鍍層在3.5 wt％NaCl溶液中持續(xù)浸泡達72小時。其呈現(xiàn)出的耐腐蝕性能與所報道的AZ91D鎂合金其它防護處理的相比大大增強。
　　 以提高AZ91D鎂合金的耐腐蝕及機械性能為研究目標，本文研究了在AZ91D鎂合金表面的復合鍍技術。利剛納米微粒特有的小尺寸效應，量子尺寸效應等，將其復合到金屬鍍層中將盧生許多優(yōu)異的物理、化學性能。因此，本文通過將納米TiO2添加在鎳鍍液中對AZ91D鎂合金實施電鍍