AZ91鎂合金表面氧化物膜的制備及耐蝕性研究.pdf

1、鎂合金作為目前最輕的有色金屬材料，存在密度小、比強(qiáng)度高、阻尼性好、導(dǎo)熱性好、導(dǎo)電性強(qiáng)、電磁屏蔽性好、加工成型性好、鑄造性能優(yōu)良、綠色環(huán)保等優(yōu)異性能，使鎂合金在航天航空、汽車制造、3C、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到廣泛使用。但鎂合金耐腐蝕性能差的缺點(diǎn)限制其的實(shí)際應(yīng)用。本文運(yùn)用溶膠-凝膠法、液相沉積法、水熱原位生長(zhǎng)三種化學(xué)方法在AZ91鎂合金制備金屬氧化物薄膜。利用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、能量散射光譜、動(dòng)電位極化曲線和電化學(xué)阻抗等測(cè)試手段研究膜

2、層的膜厚、組成、結(jié)合力、微觀形貌和耐蝕性能。
　　 采用溶膠-凝膠法在鎂合金表面制備了棕色的MgFe2O4薄膜，并利用正交試驗(yàn)法分析涂膜層數(shù)、燒結(jié)溫度、恒溫時(shí)間、n(Mg2+)/n(Fe3+)四種因素對(duì)MgFe2O4薄膜的微觀形貌、結(jié)合力及耐蝕性能的影響。結(jié)果表明：薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和膜厚主要由涂膜層數(shù)決定、結(jié)合力由燒結(jié)溫度決定，而各因素薄膜耐蝕性能的影響：涂膜層數(shù)>燒結(jié)溫度> n(Mg2+)/n(Fe3+)>恒溫時(shí)間，薄膜的致密度

3、對(duì)耐蝕性起到主要影響。得到的最優(yōu)方案是：涂膜1層，燒結(jié)溫度400℃，n(Mg2+)/n(Fe3+)=0.7/2，恒溫時(shí)間5h。采用最優(yōu)方案得出的樣品膜層厚度為57μm，自腐蝕電流密度降低了約1個(gè)數(shù)量級(jí)，自腐蝕電位正移了690 mV，使得AZ91鎂合金的耐腐蝕性能得到很大提高。
　　 利用尿素為沉淀劑將Ni2+沉積到鎂合金表面制備了黑色的NiO薄膜，研究燒結(jié)溫度、沉積時(shí)間、恒溫時(shí)間對(duì)薄膜的組成、微觀形貌、膜厚、結(jié)合力對(duì)耐蝕性的影響

4、。發(fā)現(xiàn)薄膜的耐腐蝕性能隨著沉積時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸增強(qiáng)，但在7h時(shí)由于鎂合金與熱水反應(yīng)破壞了薄膜使得耐腐蝕性能降低；隨著溫度的增加耐腐蝕性相應(yīng)的先增后減，燒結(jié)400℃耐蝕性最好；隨著恒溫時(shí)間增長(zhǎng)NiO薄膜的耐腐蝕性增強(qiáng)，在恒溫3 h-4 h耐腐蝕性能相差不大。不同的條件下形成NiO薄膜由于致密度優(yōu)異而耐腐蝕性主要取決于膜厚，而膜厚由NiO的含量與結(jié)合力共同決定。沉積5h、恒溫400℃、恒溫3h的條件下是最優(yōu)條件，所得NiO薄膜與AZ91鎂合金

5、基體相對(duì)比腐蝕電位正移了706 mV，自腐蝕電流降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)，很好的改善了AZ91鎂合金的耐腐蝕性能。
　　 運(yùn)用氣溶膠OT為表面活性劑，鎂合金在NaOH介質(zhì)的水熱環(huán)境下原位生長(zhǎng)Mg(OH)2薄膜，以此為前軀體制備MgO膜。分析pH、水熱時(shí)間、水熱溫度對(duì)Mg(OH)2薄膜的組成、微觀形貌、膜厚、結(jié)合力和耐蝕性影響。結(jié)果表明：用此方法制備的薄膜都具有極優(yōu)的結(jié)合力。不同溶液pH條件下，膜厚和致密度共同決定了耐腐蝕性能，耐蝕性pH

6、=10>9>12>11；不同的水熱時(shí)間條件下，耐腐蝕性3 h>4 h>6 h>8 h；不同水熱溫度條件下耐腐蝕性120℃>110℃>140℃>160℃。溶液pH=10、水熱時(shí)間3h、水熱溫度120℃條件下制備的Mg(OH)2薄膜耐腐蝕性性能最好，腐蝕電位正移了721 mV，腐蝕電流密度降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)。將最優(yōu)條件下形成Mg(OH)2薄膜的試樣在450℃下恒溫4h形成MgO薄膜，導(dǎo)致耐腐蝕性能下降，但MgO薄膜依然具有很好的耐腐蝕性能，與